Aleph präsentiert einen Meilenstein in der nicht-invasiven Hirnforschung: Zum ersten Mal gelang die detaillierte dreidimensionale Abbildung der Gefäßstruktur eines lebenden menschlichen Gehirns durch den intakten Schädel mittels Ultraschall. Die Entwicklung adressiert ein zentrales Problem der aktuellen Schnittstellenforschung. Bisherige nicht-invasive Verfahren wie EEG oder MEG bieten zwar ein breites Aufnahmefeld, erreichen jedoch eine zu geringe räumliche Auflösung. Invasive Alternativen erfordern das Bohren des Schädels und das Implantieren von Elektroden, was mit hohen Risiken verbunden ist. Stationäre MRT-Geräte liefern zwar hochauflösende Bilder, sind aber nicht tragbar oder alltagstauglich. Das neue Ultraschall-Verfahren nutzt die neurovaskuläre Kopplung aus. Bei neuronaler Aktivität steigt die lokale Durchblutung. Durch das Aussenden von Schallwellen und die Analyse ihrer Streuung an Blutbestandteilen können Blutfluss und Gefäßvolumen kartiert werden. Um die physikalische Beugungsgrenze des Schalls zu umgehen, setzen die Entwickler auf Mikroperlen-haltige Kontrastmittel auf Basis von Schwefelhexafluorid, die bereits klinisch zugelassen sind. Durch gezielte Sparsamkeit und präzise Verfolgung der Blasen über mehrere Aufnahmen hinweg entsteht ein überlagerndes Bild. Die erreichte dreidimensionale Auflösung übertrifft nach Angaben des Entwicklers vergleichbare Computertomografien um den Faktor 100. Sichtbar sind dabei selbst kleine Gefäße und Arteriolen unter der Schädeldecke. Als Reaktion auf das große wissenschaftliche Interesse hat Aleph die gesamte Verarbeitungspipeline sowie die erhobenen Bilddaten öffentlich zugänglich gemacht. Die hohe Detailtreue soll nicht nur die Entwicklung einer allgemeinen Hirn-Computer-Schnittstelle vorantreiben, sondern auch klinische Anwendungen ermöglichen. Erkrankungen wie Schlaganfall, Alzheimer oder Schädel-Hirn-Traumata hinterlassen vasculäre Muster, die mit herkömmlicher Bildgebung oft nicht erfasst werden können. Langfristiges Ziel ist die kontrastmittelfreie Neurovaskulärbildgebung. Zwei Faktoren unterstützen diese Vision. Erstens die fortschreitende Miniaturisierung der Hardware, wobei moderne Ultraschallproben zunehmend die Größe und Kosten von Smartphones erreichen. Zweitens der Einsatz von End-to-End-Maschinenlernen. Da rote Blutkörperchen deutlich weniger Schallwellen streuen als Mikroperlen, ist das Signal schwächer, enthält jedoch potenziell wertvolle Informationen, die aktuelle verarbeitete Pipelines derzeit verwerfen. Durch das Training neuronaler Netze auf großen Datensätzen soll das verrauschte Signal zukünftig präziser extrahiert werden. Die Forscher arbeiten bereits an dem weltweit größten Datensatz für neurovaskulären Ultraschall, um diese datengetriebenen Methoden zu validieren. Der Durchbruch markiert einen signifikanten Schritt hin zu einer neuen Generation nicht-invasiver Neurotechnologien mit breitem Anwendungsprofil von der Grundlagenforschung bis zur klinischen Diagnostik.