123RF
Syntetyczne neurony działają prawie jak prawdziwe
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 17.01.2023
Źródło: Marek Matacz/PAP, Nature Materials: „Ion-tunable antiambipolarity in mixed ion–electron conducting polymers enables biorealistic organic electrochemical neurons”
Działy:
Aktualności w Neurologia
Aktualności
| Tagi: | syntetyczne neurony, neurony, nerw błędny |
Szwedzki zespół stworzył syntetyczne neurony, które w dużej mierze przypominają prawdziwe i nawet mogą z nimi współpracować. W przyszłości wynalazek może pomóc w leczeniu ludzi.
Na łamach periodyku „Nature Materials” naukowcy z Uniwersytetu w Linköping opisali sztuczną komórkę nerwową, która odtwarza 15 z 20 najważniejszych cech naturalnego pierwowzoru.
Wynalazek nazywa się c-OECN, co stanowi skrót od „conductance-based organic electrochemical neuron” (oparty na przewodności organiczny, elektrochemiczny neuron).
– Jedno z największych wyzwań w tworzeniu sztucznych neuronów to reprodukcja zdolności biologicznych komórek do manipulowania jonami. Tradycyjne syntetyczne neurony zbudowane z krzemu mogą odtworzyć wiele naturalnych cech, ale nie mogą komunikować się za pomocą jonów. Nasze komórki c-OECN wykorzystują natomiast jony, dzięki czemu odtwarzają kilka kluczowych parametrów prawdziwych komórek nerwowych – wyjaśnia kierujący badaniami Simone Fabiano.
Wcześniej jego zespół zaprezentował organiczny tranzystor nowego typu oraz organiczne, drukowane obwody elektroniczne.
Teraz badacze potrafią drukować tysiące tranzystorów na cienkim podłożu i tym sposobem tworzyć sztuczne neurony.
W nowej syntetycznej komórce ruch jonów ściśle kontroluje przepływ prądu elektrycznego w polimerze, z którego neuron jest zbudowany. W dużym stopniu przypomina to działanie naturalnych neuronów.
Może się z nimi też komunikować, a przy tym – podobnie jak naturalna tkanka – jest miękki, giętki i biokompatybilny.
Sztuczna komórka, zdaniem badaczy, w przyszłości będzie mogła posłużyć do terapii osób z uszkodzonymi nerwami.
W eksperymentach wykonanych przy współpracy z Instytutem Karolinska twórcy neuronu podłączyli go już do nerwu błędnego myszy i z jego pomocą zdołali zmieniać tętno zwierzęcia.
W dalszych badaniach autorzy wynalazku zamierzają pracować nad obniżeniem zużycia energii, które nadal jest znacznie wyższe niż w żywych komórkach.
– Pozostaje wiele kwestii związanych z ludzkim mózgiem i komórkami nerwowymi, które nie do końca rozumiemy. Tak naprawdę nie wiemy, jak neurony wykorzystują wszystkie 15 cech, które udało nam się odtworzyć. Naśladowanie komórek nerwowych może nam pomóc w lepszym zrozumieniu mózgu i tworzeniu obwodów zdolnych do przeprowadzania zadań wymagających inteligencji. Przed nami długa droga, ale to badanie to dobry początek – zwraca uwagę dr Padinhare Cholakkal Harikesh, główny autor publikacji.
Wynalazek nazywa się c-OECN, co stanowi skrót od „conductance-based organic electrochemical neuron” (oparty na przewodności organiczny, elektrochemiczny neuron).
– Jedno z największych wyzwań w tworzeniu sztucznych neuronów to reprodukcja zdolności biologicznych komórek do manipulowania jonami. Tradycyjne syntetyczne neurony zbudowane z krzemu mogą odtworzyć wiele naturalnych cech, ale nie mogą komunikować się za pomocą jonów. Nasze komórki c-OECN wykorzystują natomiast jony, dzięki czemu odtwarzają kilka kluczowych parametrów prawdziwych komórek nerwowych – wyjaśnia kierujący badaniami Simone Fabiano.
Wcześniej jego zespół zaprezentował organiczny tranzystor nowego typu oraz organiczne, drukowane obwody elektroniczne.
Teraz badacze potrafią drukować tysiące tranzystorów na cienkim podłożu i tym sposobem tworzyć sztuczne neurony.
W nowej syntetycznej komórce ruch jonów ściśle kontroluje przepływ prądu elektrycznego w polimerze, z którego neuron jest zbudowany. W dużym stopniu przypomina to działanie naturalnych neuronów.
Może się z nimi też komunikować, a przy tym – podobnie jak naturalna tkanka – jest miękki, giętki i biokompatybilny.
Sztuczna komórka, zdaniem badaczy, w przyszłości będzie mogła posłużyć do terapii osób z uszkodzonymi nerwami.
W eksperymentach wykonanych przy współpracy z Instytutem Karolinska twórcy neuronu podłączyli go już do nerwu błędnego myszy i z jego pomocą zdołali zmieniać tętno zwierzęcia.
W dalszych badaniach autorzy wynalazku zamierzają pracować nad obniżeniem zużycia energii, które nadal jest znacznie wyższe niż w żywych komórkach.
– Pozostaje wiele kwestii związanych z ludzkim mózgiem i komórkami nerwowymi, które nie do końca rozumiemy. Tak naprawdę nie wiemy, jak neurony wykorzystują wszystkie 15 cech, które udało nam się odtworzyć. Naśladowanie komórek nerwowych może nam pomóc w lepszym zrozumieniu mózgu i tworzeniu obwodów zdolnych do przeprowadzania zadań wymagających inteligencji. Przed nami długa droga, ale to badanie to dobry początek – zwraca uwagę dr Padinhare Cholakkal Harikesh, główny autor publikacji.
