Computer und Neuronen zu vereinen: Wissenschaftler vertiefen Verständnis des Gehirns

Kombination von Neuronen und Computer auf eine neue Weise ließen die Wissenschaftler hören auf diese Zellen miteinander reden, unser Verständnis des Gehirns zu vertiefen und ebnet den Weg für gedankenkontrollierte Prothesen.

Die Forscher der University of Wisconsin gebaut nanoskaligen Röhren aus Silizium und Germanium, gemeinsame Materialien verwendet, um Computer-Chips machen. Dann platziert Mäuse Neuron Zellen neben diesen winzigen Stroh wie Röhren und beobachtete, wie die Zellen Axone – Zweige, die Informationen aus der Nervenzelle zu tragen – durch die Rohre wuchs. Dies ist zwar nicht das erste Mal, die Axone im Labor angebaut wurden, ist es das erste Mal, die sie in Halbleiter Röhren angebaut haben, die möglicherweise mit Elektronik-Schnittstelle konnte.

"Wir können Geräte, die einmal implantiert werden können Neuronen zu integrieren und wieder hinein wachsen locken?" fragte Koautor der Studie Justin Williams, Associate Professor of Biomedical Engineering an der University of Wisconsin, Madison. "Ich weiß nicht, ob diese genaue Vorgehensweise direkt auf [Implantation] anwendbar werden, aber zumindest ich denke, dass die Dinge, die wir aus dieser Art von Studien lernen kann die zukünftige Entwicklung von implantierbaren Geräten informieren."

Die Bedeutung dieser Fortschritt ist zweifach.

Erstens haben diese halbleiterbasierten Rohre Eigenschaften ähnlich wie die isolierende Schicht, die die Axone, erstellen eine realistischere Umgebung für das Studium Nervenzellen umgibt.

Zweitens, weil die simulierten Myelinscheide aus Halbleitern – der Grundbaustein von Computern besteht – andere elektronische Geräte wie Sensoren und Sonden einfach mit den Rohren integrierbar, die Wissenschaftler zu sehen und hören, wie die Zellen miteinander kommunizieren lässt.

Es ist nicht klar, wie diese Erkenntnisse zur Entwicklung der zukünftigen Gehirn-Implantate angewendet werden, die Gehirn-Computer Schnittstellen enthalten.

"Grundlagenforschung Ebene, es kann helfen uns besser zu verstehen, wie Neuronen mit Technik umgehen und wie wir zukünftige implantierbare Geräte entwerfen könnte, die Nutzen aus, dass" Williams sagte InnovationNewsDaily.

Mit Prozessen in der Regel in der Computerindustrie verwendet konnten die Forscher winzige Röhrchen von Halbleitern zu machen. Diese Rohre wurden nach ihrer biologischen Gegenstück, in der Hoffnung, denen die Axone zu fühlen würde, nach Hause in diesem Umfeld und Verhalten, als sie im Körper würden gespiegelt.

Das Ergebnis: die Axone nahm an den Rohren und wuchs durch sie mit Begeisterung.

Die Forscher hoffen, dass diese Attraktion zwischen den Rohren und den Neuron Zellen angepasste Netzwerke dieser Zellen erstellen lassen.

"Normalerweise wenn Sie Neuronen in der Kultur, sie Art von Bund, miteinander, werfen sie [Axone], senden sie eine Verbindung mit jedem anderen Neuron zufällig so und das ist nicht wie das Gehirn gebildet wird, das ist nicht, wie das Gehirn funktioniert,", sagte Williams. "Wenn wir die Rohre verwenden, um vordefinierte Verbindungen machen wir möglicherweise zu kleine Schaltungen machen, die bessere Modelle bestimmter in-vivo Funktionen wären."

Im nächste Schritt werden Sensoren in den Rohren zu integrieren, sagte Williams.

Williams und Kollegen detailliert ihre Entdeckungen in der 2. März Ausgabe der Zeitschrift ACS Nano.