Čip s nanoelektródami umožní snímať signály z tisícov neurónov zároveň

Čip s nanoelektródami umožní snímať signály z tisícov neurónov zároveň

Jedna z najväčších otázok zatiaľ nezodpovedaných vedou sa týka fungovania našich mozgových buniek, presnejšie toho, ako neuróny používajú elektrické signály na komunikáciu a koordináciu pri vyššej nervovej činnosti. Už po celé desaťročia vedci využívajú elektródy na počúvanie a zaznamenávanie týchto signálov. V 70. rokoch minulého storočia spôsobila revolúciu v neurobiológii elektróda schopná preniknúť do neurónu a zaznamenávať synaptické signály zvnútra bunky.

Týmto nástrojom však nemožno skúmať neurónové siete, pretože dokáže merať iba približne 10 buniek paralelne. Teraz vedci z Harvardovej univerzity vyvinuli elektronický čip, ktorý môže vykonávať vnútrobunkový záznam s vysokou citlivosťou súčasne z tisícov pripojených neurónov. To im umožnilo zmapovať synaptickú konektivitu na dosiaľ nevídanej úrovni a identifikovať stovky synaptických spojení.

Elektronický čip je vyrobený pomocou rovnakej výrobnej technológie ako počítačové mikroprocesory. Na svojom povrchu má hustú sústavu vertikálne stojacich nanoelektród, ktoré sú ovládané vysoko presným integrovaným obvodom. Každá nanoelektróda je potiahnutá vrstvou platinového prášku a má drsnú povrchovú štruktúru, ktorá zlepšuje jej schopnosť prenášať signály.

Skúmané neuróny sú kultivované priamo na čipe. Integrovaný obvod vysiela prúd do každého pripojeného neurónu cez nanoelektródu, aby vytvoril v membráne maličké dierky, čím sa umožní prístup dovnútra bunky. Integrovaný obvod súčasne zosilňuje napäťové signály z neurónu, zachytené nanoelektródou cez otvory.

„Týmto spôsobom sme kombinovali vysokú citlivosť vnútrobunkového záznamu a paralelizmus moderného elektronického čipu,“ uviedol Jeffrey Abbott, postdoktorand na Katedre chémie a chemickej biológie a hlavný autor štúdie. Počas pokusov sa uskutočnili vnútrobunkové záznamy viac ako 1700 neurónov potkana. Iba 20 minút nahrávania poskytlo výskumníkom doteraz nevídaný pohľad na správanie rozsiahlej neurónovej siete a umožnilo im zmapovať viac ako 300 synaptických spojení.

Takýto čip by sa dal použiť na meranie účinkov liekov na synaptické spojenia pri ochoreniach, ako je schizofrénia, Parkinsonova choroba, autizmus, Alzheimerova choroba a rôzne závislosti. Výskum je opísaný v časopise Nature Biomedical Engineering.

Zdroj: techxplore.com.

Zobrazit Galériu

Podobné články

Nedávne články

Obľúbené články