Nanoelektrody na čipu snímají signály tisíců propojených neuronů zároveň  
Nejde o nic menšího, než o cestu za tajemstvím mysli. Speciální čip se soustavou nepatrných elektrod, který je porostlý propojenými neurony, umožňuje neurovědcům zkoumat chování mozkových buněk doposud nevídaným způsobem. Třeba už konečně přijdeme na to, jak funguje paměť nebo celá slavná lidská mysl.
Elektronový snímek kultury neuronů na soustavě nanoelektrod unikátního čipu. Kredit: Harvard SEAS.
Elektronový snímek kultury neuronů na soustavě nanoelektrod unikátního čipu. Kredit: Harvard SEAS.

Naše nervové buňky, které tvoří mozek a nervy, používají ke komunikaci slabé elektrické signály. V nich se ukrývá naše myšlení, paměť i naše vědomí. Potíž je v tom, že zatím nikdo přesně neví, jak to všechno vlastně funguje. Neurovědci se už dlouho snaží elektrické signály neuronů odposlouchávat. Je to ale velmi náročné. V dnešní době považujeme za úspěch, když dokážeme detekovat signály ze soustavy 10 propojených neuronů. Pak není divu, že o mozku vlastně nic moc nevíme.

Donhee Ham. Kredit: Harvard SEAS.
Donhee Ham. Kredit: Harvard SEAS.


Teď by se to mohlo radikálně změnit. Donhee Ham z americké Harvard University a jeho kolegové vyvinuli unikátní elektronický čip, který umožňuje neurovědcům s vysokou citlivostí detekovat elektrické signály z nitra celých tisícovek propojených neuronů zároveň. Je to zásadní průlom, který teď povede ke zmapování propojení neuronů na doposud nevídané úrovni.


Nový čip zároveň nabízí velmi cenné praktické aplikace. Je to vlastně systém pro intenzivní testování nových léků na Alzheimera, Parkinsona, schizofrenii, autismus nebo třeba závislosti – na velké síti neuronů. Zároveň umožňuje zmapovat biologické synaptické sítě, což by mohlo vést k novým postupům pro vývojáře umělých inteligencí, tvůrce pokročilých umělých neurálních sítí a konstruktéry neuromorfních čipů.

Čip pro výzkum chování neuronů v reálném čase. Kredit: Harvard SEAS.
Čip pro výzkum chování neuronů v reálném čase. Kredit: Harvard SEAS.


Přitom nejde o žádnou revoluční konstrukci čipu. Ham a spol. vyvinuli svůj čip s pomocí stejné technologie, s jakou se vyrábějí dnešní počítačové mikročipy. Klíčovým prvkem čipu je soustava velmi hustě uspořádaných nanoelektrod, které jsou s vysokou přesností zapojené do elektroniky čipu. Nanoelektrody jsou potažené vrstvou platinového prachu, díky čemuž mají hrubý povrch, který zvyšuje jejich schopnost detekovat signál neuronů.

Detekce signálů 65 propojených neuronů po aplikaci testovaného léku. Kredit: Harvard SEAS.
Detekce signálů 65 propojených neuronů po aplikaci testovaného léku. Kredit: Harvard SEAS.


Studované neurony rostou přímo na povrchu čipu s nanoelektrodami. Elektronika čipu posílá slabý elektrický proud nanoelektrodami do každého takového neuronu, čímž dojde k vytvoření nepatrných otvorů v buněčné stěně neuronu. Čip rovněž zesiluje napětí elektrických signálů, které nanoelektrody díky těmto otvorům zachytí uvnitř neuronů.


Hamův tým už prověřil fungování čipu s nanoelektrodami v experimentu. Použili ho k detekci signálů ze soustavy více než 1 700 propojených potkaních neuronů. Za pouhých 20 minut nahrávání elektrických signálů neuronů badatelé doposud nevídaným způsobem zachytili chování rozsáhlé sítě neuronů. Na základě takto získaných dat mohli zmapovat více než 300 synaptických spojů. Brány tajemství lidské mysli jsou už na dohled.

Literatura
Harvard SEAS 24. 9. 2019, Nature Biomedical Engineering online 23. 9. 2019.

Datum: 07.10.2019
Tisk článku

Tajný život stromů - Wohlleben Peter
 
 
cena původní: 349 Kč
cena: 279 Kč
Tajný život stromů
Wohlleben Peter
Související články:

Krystaly z IBM imitují mozkové neurony     Autor: Stanislav Mihulka (05.08.2016)
Umělé synapse otevírají cestu k čipům, které budou jako mozky     Autor: Stanislav Mihulka (01.02.2018)
Nový neuromorfní superpočítač SpiNNaker tvoří 1 milion procesorových jader     Autor: Stanislav Mihulka (08.11.2018)



Diskuze:

Králík

Stanislav Poutník,2019-10-07 23:09:17

Jj, toto bude spíše: "Stěrače stírají, blikače blikají".

Odpovědět

Tajemství lidské mysli na dohled.

Richard Pálkováč,2019-10-07 18:25:20

Keď vidím tie náhodne "rozplácnuté" neuróny na nanoelektródach, tak pochybujem o tom, že "brány tajemství lidské mysli jsou už na dohled".

Odpovědět


Re: Tajemství lidské mysli na dohled.

Peter Somatz,2019-10-08 00:59:09

Na jednej strane to vyzera trosku strasidelne. Odhalenie tajomstva mysli pre ... urcitu skupinu ludi. Oni sice publikuju resers, ale detaily si firmy nechaju pre seba.
Na druhej strane, zafunguje bohyna ekonomia ... a Josef a Frantiska stretnuci sa na diskoteke vyprodukuju maleho Jozefa, ktoreho neuron bude 10E6 krat lacnejsi ako tranzistor na Intelovom cipe.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace