Auf dem Weg zu klinisch relevanten Messungen neuronaler Aktivität

Beim jüngsten Meilensteintreffen des vom BMFTR geförderten Projekts NeuroQ präsentierten die Partner zentrale Fortschritte: die Entwicklung eines integrierten Sensors zur Exoskelett-Steuerung, Verbesserungen der NV-Magnetometrie mit ersten Herzmessungen, neues Kopf-Equipment, ein abgeschirmter Messraum an der Charité sowie LTM-Messungen mit einer Verbesserung von Sensitivitätslimit bzw. dynamischem Bereich von über Faktor 500. Gleichzeitig wurden die technischen Herausforderungen und nächsten Schritte diskutiert, um in der verbleibenden Projektlaufzeit den Übergang von der Labortechnologie zur Anwendung am Menschen zu erreichen.

Von ersten Herzmessungen bis zum LTM-Sensormodul

Das Konsortium kann auf eine Reihe von Erfolgen zurückblicken: So wurde ein integrierter Sensor mit dedizierter Elektronik entwickelt und erfolgreich an die Charité Berlin transferiert, wo er für Messungen und die Steuerung eines Exoskeletts getestet wird. Die Universität Stuttgart konnte die NV-Magnetometrie auf Basis von Fluoreszenz-Auslese verbessern und erste Herzstrommessungen durchführen. Darüber hinaus wurde ein neues Kopfträgersystem entwickelt sowie ein abgeschirmter Raum an der Charité – Universitätsmedizin Berlin installiert.

Ein besonderes Highlight ist die Etablierung der 2-Medien-Laserschwellen-Magnetometrie (LTM), die einen Vorteil von mehr als Faktor 500 in der Kombination aus (Schrotrauschen-) Sensitivitätslimit und Dynamikbereich erzielt und damit neue Perspektiven für hochsensible magnetische Messungen eröffnet.

Rauschreduktion als Schlüssel zur klinischen Anwendung

Trotz der Erfolge stehen die Projektpartner vor technischen Herausforderungen, insbesondere bei der Reduktion von technischem Rauschen im LTM-System. Als Lösungsansätze werden unter anderem die Stabilisierung der Pumplaser sowie verbesserte Balancing-Techniken verfolgt.

»Wir haben in den vergangenen Monaten enorme Fortschritte erzielt und wichtige Grundlagen geschaffen. Jetzt kommt es darauf an, die verbleibende Projektzeit gezielt zu nutzen, um den Schritt von der Labortechnologie hin zu aussagekräftigen Messungen neuronaler Aktivität am Menschen zu schaffen. Die Reduktion des technischen Rauschens hat dabei für uns höchste Priorität« sagt Dr. Jan Jeske, Projektleiter von NeuroQ und Quantensensorik-Forscher am Fraunhofer IAF.

Parallelstrategie für klinisch relevante Messungen

Um innerhalb der verbleibenden Projektlaufzeit klinisch bedeutsame Messungen zu realisieren, setzt das Konsortium auf eine parallele Strategie: Messungen relevanter Herz- und Gehirnsignale bei Patienten sollen erkundet werden, wobei NV-Magnetometrie für die Magnetokardiographie (MCG) und Dampfzellen für die Magnetoenzephalographie (MEG) parallel eingesetzt werden. Den Ausgangspunkt bilden Messungen im Laboraufbau in Stuttgart, die schrittweise durch das LTM-Sensormodul ergänzt werden sollen. So soll die Technologie gezielt von kontrollierten Laborbedingungen hin zur Anwendung in klinischen Umgebungen weiterentwickelt werden.

Das Projekttreffen fand am 5. Mai 2026 am Fraunhofer IAF in Freiburg statt.