Ученые создали искусственные нервные клетки, прокладывая путь к новым способам восстановления человеческого организма после тяжелых заболеваний.
Исследования были проведены группой, возглавляемой Университетом Бата и включающей исследователей из университетов Бристоля, Цюриха и Окленда
Искусственные нейроны спасут нас
Крошечные "мозговые чипы" функционируют как настоящие и могут однажды быть использованы для лечения таких тяжелых заболеваний, как болезнь Альцгеймера.
Команда из Университета Бата, графство Сомерсет, Великобритания, использовала комбинацию математики, вычислений и дизайна микросхем, чтобы придумать способ воспроизведения в форме схемы того, что нервные клетки (нейроны) делают естественным образом.
Как известно, нейроны передают сигналы в мозг и от него к остальным частям тела.
Ученые заинтересованы в их репликации, потому что это поможет в лечении таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, где нейроны дегенерируют или умирают.
«Черные ящики» расшифрованы
Профессор Ален Ногаре из физического факультета Университета Бата сказал, что новизна их исследования заключалась в передаче электрических свойств клеток головного мозга на синтетические схемы, сделанные из кремния.
"До сих пор нейроны были похожи на черные ящики, но нам удалось открыть черный ящик и заглянуть внутрь, - сказал он. - Наша работа меняет парадигму, потому что она обеспечивает надежный метод для воспроизведения электрических свойств реальных нейронов в мельчайших деталях."
Создание искусственных нейронов, которые отвечают на электрические импульсы от нервной системы была давней целью в медицине. Проблемы включали в себя проектирование схем и поиск параметров, которые заставляют схемы вести себя, как настоящие нейроны.
"Нам удалось извлечь эти параметры для биологических нейронов и подключить эти параметры к синтетическим схемам, которые мы сделали", - сказал профессор Ногарет.
Два типа нейронов можно воспроизвести
Исследователи воспроизвели два типа нейронов, в том числе клетки из гиппокампа, области мозга, которая играет важную роль в памяти и формировании эмоций, и клетки головного мозга, участвующие в контроле дыхания.
Эта работа открывает целый ряд возможностей для восстановления нейрона, утраченного при дегенеративном заболевании, включая медицинские имплантаты для лечения таких состояний, как сердечная недостаточность и болезнь Альцгеймера.
"Воспроизведение реакции дыхательных нейронов в биоэлектронике, которую можно миниатюризировать и имплантировать, очень интересно", - сказал исследователь, профессор Джулиан Патон, физиолог из Университета Окленда в Новой Зеландии и Университета Бристоля.
Критически важно, что искусственные нейроны не только ведут себя точно так же, как биологические, но и нуждаются в одной миллиардной мощности микропроцессора, что делает их идеально подходящими для использования в медицинских имплантатах и других биоэлектрических устройствах.
Данные исследования были опубликованы в журнале Nature Communications, публикующем исследования в области естественных наук.
