Нейрочип — это интегральная схема (например, микропроцессор ), предназначенная для взаимодействия с нейронными клетками.
Он изготовлен из кремния , легированного таким образом, что содержит EOSFET (электролит- оксид-полупроводниковые полевые транзисторы ), которые могут определять электрическую активность нейронов ( потенциалы действия ) в вышестоящем физиологическом растворе электролита . Он также содержит конденсаторы для электрической стимуляции нейронов. Ученые медицинского факультета Университета Калгари под руководством канадского ученого пакистанского происхождения Навида Сайеда , доказавшего возможность выращивания сети мозговых клеток, которые воссоединяются на кремниевом чипе — или мозг на микрочипе — разработали новую технологию, которая отслеживает активность мозговых клеток с разрешением, никогда ранее не достигавшимся.
Разработанные совместно с Национальным исследовательским советом Канады (NRC), новые кремниевые чипы также проще в использовании, что поможет в будущем лучше понять, как работают клетки мозга в нормальных условиях, и позволит разработать лекарства для различных нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.
Лаборатория Навида Сайеда выращивала мозговые клетки на микрочипе. Новая технология из лаборатории Навида Сайеда, в сотрудничестве с NRC, была опубликована в Интернете в августе 2010 года в журнале Biomedical Devices . [1] Это первый в мире нейрочип. [2] [1] Он основан на более ранних экспериментах Сайеда по технологии нейрочипов, датируемых 2003 годом. [3]
«Этот технический прорыв означает, что мы можем отслеживать тонкие изменения активности мозга на уровне ионных каналов и синаптических потенциалов, которые также являются наиболее подходящими целевыми участками для разработки лекарств при нейродегенеративных заболеваниях и нейропсихологических расстройствах», — говорит Сайед, профессор и руководитель кафедры клеточной биологии и анатомии, член Института мозга Хотчкисса и советник вице-президента по исследованиям в области биомедицинской инженерии Чикагского университета.
Новые нейрочипы также автоматизированы, что означает, что любой может научиться помещать на них отдельные клетки мозга. Раньше требовались годы обучения, чтобы научиться регистрировать активность ионных каналов клеток мозга, и можно было контролировать только одну или две клетки одновременно. Теперь более крупные сети клеток можно помещать на чип и наблюдать за ними в мельчайших деталях, что позволяет анализировать сетевое взаимодействие нескольких клеток мозга и выполнять автоматический, масштабный скрининг лекарств для различных мозговых дисфункций. [4]
Эта новая технология имеет потенциал помочь ученым в различных областях и в различных исследовательских проектах. Джеральд Зампони, профессор и глава кафедры физиологии и фармакологии, а также член Института мозга Хотчкисса, говорит: «Эта технология, вероятно, может быть масштабирована таким образом, что станет новым инструментом для скрининга лекарств средней пропускной способности, в дополнение к ее полезности для основных биомедицинских исследований». [5]
«В предыдущих исследованиях ученые разработали нейрочип, который мог напрямую стимулировать и регистрировать активность клеток мозга. Теперь Орли Ядид-Пехт и Навид Сайед успешно разработали новую технологию «лаборатория на чипе», которая с помощью сверхчувствительного компонента, встроенного непосредственно в микрочип, также позволяет получать прямую визуализацию активности в клетках мозга». [6]
Текущие приложения — это нейронные исследования. Будущие приложения (все еще в экспериментальной фазе) — это ретинальные имплантаты или мозговые имплантаты .