دانش و فناوری

دانشمندان سلول‌های عصبی مصنوعی با رفتاری شبیه به سلول‌های واقعی ساختند

دانشمندان میکرو چیپ‌های سیلیکونی ساخته‌اند که اندازه آن‌ها به قدری کوچک است که روی نوک انگشت جا می‌‎شوند و «تقریبا شبیه» به سلول‌های عصبی واقعی حاضر در بدن انسان هستند.

تیم تحقیقاتی مسئول این موفقیت اشاره می‌کند که از این سلول‌های مصنوعی می‌توان در دستگاه‌های بیو الکترونیک و ایمپلنت‌ها استفاده کرد تا راه‌های جدیدی برای مبارزه با بیماری‌هایی که روی سیستم عصبی بدن انسان تاثیر می‌گذارند مانند آلزایمر یا آسیب به ستون فقرات، به دست آید.

دانشمندان سلول‌های عصبی مصنوعی با رفتاری شبیه به سلول‌های واقعی ساختند

سلول‌های عصبی یا نورون‌ها در تمام بخش‌های مغز و سیستم عصبی حضور دارند و سریعا سیگنال‌های الکتریکی را از طریق بازوهای طویل و دوکی شکل خود انتقال می‌دهند تا اطلاعات از مغز به سایر بخش‌های بدن و از آن‌ جا به مغز رسانده شود.

این فعالیت‌های سیگنال‌رسانی به کانال‌های یونی نیاز دارند تا سیگنال‌های شیمیایی یا مکانیکی به انواع الکتریکی تبدیل شوند. به عبارت دیگر در بنیاد تمامی واکنش‌های عصبی ما یک فعالیت پیچیده در جریان است ولی این پیچیدگی همچنین باعث درک مشکل نحوه واکنش سلول‌ها به محرک‌های خاص شده است.

Alain Nogaret یک پزشک از دانشگاه باث و هم‌نویسنده این تحقیق در یک ریلیز مطبوعاتی گفت «تاکنون نورون‌ها مانند جعبه‌های سیاه بودند ولی ما حالا موفق به بازگشایی این جعبه‌های سیاه و نگاه به درون آن‌ها شدیم. تلاش ما یک تحول انگاره است چون روش قدرتمندی برای بازتولید ویژگی‌های الکتریکی نورون‌های واقعی با جزئیات کامل فراهم می‌کند.»

تحقیق جدید که روز سه‌شنبه در نشریه Nature Communications چاپ شده است، جزئیاتی از این فناوری را در خود دارد که ویژگی‌های الکتریکی نورون را در این چیپ بسیار کوچک بازتولید می‌کند.

این تیم قادر توانسته‌اند ویژگی‌های پویای سلول‌های عصبی فردی در مغز که برای حافظه لازم هستند (نورون‌های هیپوکامپی) و همچنین نورون‌هایی مورد نیاز برای تنفس (نورون‌های تنفسی) را تقلید کنند.

این چیپ‌ها تعدادی کانال‌های یونی مصنوعی دارند که مسئول ایمپالس‌های الکتریکی در سلول‌‎های زیستی هستند.

این تیم تحقیقاتی با مقایسه این سیگنال‌ها با سیگنال‌های پیدا شده در نورون‌های هیپوکامپی موش و نورون‌های ساقه مغز موش، چیپ خود را در معرض ۶۰ پروتوکل تحریک متفاوت قرار دارند و هر مرتبه متوجه شدند این چیپ توانسته است از خود پاسخ‌های مشابه با سلول‌های واقعی را نشان دهد.

با آن که این تحقیق پتانسیل استفاده از این چیپ در ایمپلنت‌های پزشکی- زیستی در آینده را نشان می‌دهد، ولی نویسندگان این تحقیق اظهار می‌کنند باید سایر ویژگی‌های سلول‌های عصبی را مد نظر قرار دهند.

این چیپ نقشی مانند یک تک سلول دارد ولی سلول‌های عصبی هیولاهی پیچیده‌ای با بازوهای منشعب به اسم دندریت هستند که مسئول انتقال سیگنال‌ها از سلولی به سلول دیگر است.

این تیم اشاره می‌کند مدل آن‌ها اجازه می‌دهد «ویژگی‌های پویا و کامل یک نورون زیستی» را روی این چیپ قرار داد، در حالی که اشاره می‌کنند ممکن است نیاز به اضافه کردن یک بخش ثانویه باشد که بتواند ویژگی‌های فعال دندریت‌ها را تعریف کند.

منبع: cnet.com

دیدگاه شما چیست؟