技术:仿生脑细胞教授神经语言

日期:2017-08-02 18:21:26 作者:庾备 阅读:

作者:Martin Hindley学习如何通过破译神经细胞的秘密语言来修复对人类中枢神经系统的损害,这是神经学最明智的希望之一理解神经通信也可以导致模拟人类神经细胞数据处理能力的计算机的发展现在,德国研究人员首次将电子微芯片表面上的许多孤立神经细胞连接在一起,为拼图增添了另一项重要内容几个小组已经设法在硅芯片上生长成束的神经细胞或神经元(技术,3月30日,第20页)但慕尼黑马克斯普朗克生物化学研究所膜和神经物理学教授Peter Fromherz表示,他是唯一将孤立神经元直接耦合到半导体晶体管的团队 Fromherz的第一个实验是从水蛭中取出神经元虽然它们可以将电信号传输到微芯片,但是水蛭细胞无法被说服形成突触 - 在神经元之间传递信号的电连接通过将水蛭细胞交换为从蜗牛中取出的神经元,Fromherz说他现在可以说服神经元连接并构建更复杂的大脑样结构下一步是训练突触以一种允许Max Planck团队精确调查神经细胞如何相互通信的方式进行连接他们计划一次刺激一个蜗牛细胞,看看其他细胞如何反应当从大脑中的其他细胞到达它们的电活动达到阈值水平时,认为神经元发送信号先前已经使用电压敏感染料(例如两亲半花菁)检测到细胞膜中的电压变化这根据电信号的强度而变化但是,染料的敏感性相对较低,发荧光时会变得有毒,Fromherz说通过将神经元耦合到晶体管,Fromherz和他的团队希望他们能够观察每个细胞在数千个有组织的网络中的行为神经元和晶体管之间的连接是通过定位电池以使其质膜充当晶体管的“栅极”触点来实现的通过将系统浸入电解质中来维持连接通过将其刺入微小的带电针上来控制电池中的电压鼓励神经元沿着涂有粘附蛋白的途径生长,所述粘附蛋白将神经细胞组织成脑中的网络轨道宽约10微米,并使用光刻掩模技术铺设在硅上,类似于用于制造传统微芯片的技术芯片已经小型化,因此单个神经元覆盖了大约16个紧密堆积的晶体管德国电子巨头西门子公司开发出一种芯片,其中包含多达2000个晶体管这将使Fromherz和他的团队能够建立一个与水蛭大脑相似复杂的蜗牛神经元网络耐腐蚀芯片专门设计用于促进细胞生长的盐水溶液与此同时,Max Planck团队已经完善了一种测量细胞膜与其连接的芯片之间距离的技术根据Fromherz的说法,这个距离通常为70微米,对于控制电池中的电压至关重要研究人员在表面上照射光线,并且根据芯片和神经元之间的距离,光线会被折射得不同因此反射光的波长变化,