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來源：cnBeta 巴斯大學(xué)的科學(xué)家們，已經(jīng)開發(fā)出了一款小到可以放在指尖的微小硅芯片。其特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)與人體中存在的生物神經(jīng)細(xì)胞“幾乎相同”的功能，為脊髓損傷和心力衰竭等患者提供了新的治療選擇。研究團(tuán)隊稱，這種低功耗“片上細(xì)胞”（cells-on-a-Chip）裝置可用于生物電子設(shè)備或植入物，以抵抗影響神經(jīng)系統(tǒng)的疾病（比如阿爾茨海默病）。 神經(jīng)細(xì)胞（或神經(jīng)元）遍布在整個大腦和神經(jīng)系統(tǒng)中，并通過細(xì)長臂來迅速發(fā)送電信號，從而將信息從大腦傳遞到身體（并返回）。 神經(jīng)細(xì)胞的信號傳導(dǎo)活動，涉及將機(jī)械 / 化學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號的離子通道。鑒于神經(jīng)沖動的原理很是深奧復(fù)雜，使得研究人員難以搞清楚細(xì)胞對某些刺激的反應(yīng)。 不過巴斯大學(xué)物理學(xué)家兼研究合著者 Alain Nogaret 在新聞稿中稱：“在此之前，神經(jīng)元都像黑匣子一樣。但我們設(shè)法打開了黑匣子，并進(jìn)入到了它的內(nèi)部”。 其工作正在發(fā)生范式變化，因其提供了一種可靠的方法，來細(xì)微再現(xiàn)真實神經(jīng)元的電特性。 有關(guān)這項研究的細(xì)節(jié)，已經(jīng)發(fā)表在本周二出版的《自然通訊》期刊上。論文中詳細(xì)介紹了突破性的技術(shù)，可在微型芯片上再現(xiàn)神經(jīng)元的電特性。 研究團(tuán)隊成功復(fù)制了大腦中記憶和呼吸所需的單個神經(jīng)細(xì)胞（海馬神經(jīng)元 + 呼吸神經(jīng)元）。芯片具有許多合成離子通道，后者負(fù)責(zé)生物細(xì)胞中的電脈沖。 通過將之與大鼠海馬神經(jīng)元和腦干神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)的信號進(jìn)行比較，研究團(tuán)隊讓芯片接受了 60 種不同的刺激方案，并對相應(yīng)狀況進(jìn)行了建模。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，芯片每次都能夠重現(xiàn)真實細(xì)胞中的響應(yīng)。 需要指出的是，盡管這項研究展現(xiàn)了未來潛在的生物醫(yī)學(xué)植入物的前景，但作者指出，我們?nèi)孕杩紤]神經(jīng)細(xì)胞的其它特征。 該芯片的作用類似于單個細(xì)胞，但神經(jīng)細(xì)胞的分支臂（負(fù)責(zé)在細(xì)胞之間傳遞信號）仍相當(dāng)復(fù)雜。 在后續(xù)研究中，團(tuán)隊將嘗試在芯片基礎(chǔ)上構(gòu)建一套完整的“生物神經(jīng)元動力學(xué)”模型，同時添加能夠描述分支活性特征的部分。 |
