Een siliciumchip die de neuronen van de hersenen nabootst, kan verlamming helpen bestrijden

Categorie: Biotechnologie Geplaatst 04 december

Kunstmatige neuronen die de manier nabootsen waarop de zenuwcellen van ons lichaam elektrische signalen overbrengen, kunnen op een dag patiënten met zenuwbeschadiging helpen.

Boodschappers: De neuronen zijn ingebouwd in kleine siliciumchips (hierboven afgebeeld) en kunnen worden gebruikt om signalen tussen zenuwcellen door te geven die door ziekte of letsel kunnen worden beschadigd. Cruciaal is dat de chips slechts een miljardste van de kracht van een standaard microprocessor nodig hebben, wat betekent dat ze in theorie kunnen worden gebruikt in medische implantaten om chronische ziekten zoals hartfalen of de ziekte van Alzheimer te helpen behandelen.

Hoe ze zijn ontwikkeld: De onderzoekers gebruikten een simulatie om te modelleren hoe twee soorten neuronen bij ratten vuren als reactie op stimuli: ademhalingscellen die verantwoordelijk zijn voor de ademhaling en die in de hippocampus. De modellen zijn vertaald naar siliciumchips waarin replica's van biologische ionenkanalen (die signalen in het lichaam doorgeven) zijn gemaakt. Het proces werd beschreven in een paper in Natuurcommunicatie .

Stand-in: In theorie zouden circuits van kunstmatige neuronen de gezonde functie van falende zenuwcellen kunnen nabootsen en elektrische berichten tussen verschillende delen van het lichaam kunnen doorgeven. Als iemands hart bijvoorbeeld faalt, reageren neuronen in de hersenen niet goed op feedback van het zenuwstelsel, waardoor het hart niet zo hard pompt als zou moeten. Een chip met kunstmatige neuronen zou het juiste signaal kunnen uitzenden om het weer op de rails te krijgen.

Sommige onderzoekers ontwikkelen nu zelfs slimme pacemakers waarin deze chips zijn ingebouwd. Tests bij ratten toonden aan dat deze aanpak effectiever was dan alleen een standaard pacemaker, hoewel het nog lang duurt voordat een dergelijk apparaat klaar is om te worden geïmplanteerd bij menselijke patiënten.