向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了
广告

科学家研制出行为仿真的人工神经细胞微芯片

时间:2019-12-04 阅读:
巴斯大学的科学家们,已经开发出了一款小到可以放在指尖的微小硅芯片。其特点是能够实现与人体中存在的生物神经细胞“几乎相同”的功能,为脊髓损伤和心力衰竭等患者提供了新的治疗选择。研究团队称,这种低功耗“片上细胞”(cells-on-a-Chip)装置可用于生物电子设备或植入物,以抵抗影响神经系统的疾病(比如阿尔茨海默病)。

巴斯大学的科学家们,已经开发出了一款小到可以放在指尖的微小硅芯片。其特点是能够实现与人体中存在的生物神经细胞“几乎相同”的功能,为脊髓损伤和心力衰竭等患者提供了新的治疗选择。研究团队称,这种低功耗“片上细胞”(cells-on-a-Chip)装置可用于生物电子设备或植入物,以抵抗影响神经系统的疾病(比如阿尔茨海默病)。

025ednc20191204.jpg

(图自:University of Bath,via Cnet)

神经细胞(或神经元)遍布在整个大脑和神经系统中,并通过细长臂来迅速发送电信号,从而将信息从大脑传递到身体(并返回)。

神经细胞的信号传导活动,涉及将机械 / 化学信号转换为电信号的离子通道。鉴于神经冲动的原理很是深奥复杂,使得研究人员难以搞清楚细胞对某些刺激的反应。

不过巴斯大学物理学家兼研究合著者 Alain Nogaret 在新闻稿中称:“在此之前,神经元都像黑匣子一样。但我们设法打开了黑匣子,并进入到了它的内部”。

其工作正在发生范式变化,因其提供了一种可靠的方法,来细微再现真实神经元的电特性。

026ednc20191204.jpg

Alain Nogaret 教授(左)与 Kamal Abu Hassan 研究员(右)

有关这项研究的细节,已经发表在本周二出版的《自然通讯》期刊上。论文中详细介绍了突破性的技术,可在微型芯片上再现神经元的电特性。

研究团队成功复制了大脑中记忆和呼吸所需的单个神经细胞(海马神经元 + 呼吸神经元)。芯片具有许多合成离子通道,后者负责生物细胞中的电脉冲。

通过将之与大鼠海马神经元和脑干神经元中发现的信号进行比较,研究团队让芯片接受了 60 种不同的刺激方案,并对相应状况进行了建模。结果发现,芯片每次都能够重现真实细胞中的响应。

需要指出的是,尽管这项研究展现了未来潜在的生物医学植入物的前景,但作者指出,我们仍需考虑神经细胞的其它特征。

该芯片的作用类似于单个细胞,但神经细胞的分支臂(负责在细胞之间传递信号)仍相当复杂。

在后续研究中,团队将尝试在芯片基础上构建一套完整的“生物神经元动力学”模型,同时添加能够描述分支活性特征的部分。

(来源:cnBeta;责编:Demi Xia)

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
您可能感兴趣的文章
  • GE Healthcare CARESCAPE VC150生命体征监护仪 GE Healthcare CARESCAPE VC150生命体征监护仪,由电池供电,可无损确定收缩压、舒张压、平均动脉压(MAP)、脉搏率、呼吸率(仅Nellcor和Masimo技术提供)、血氧饱和度和温度。这一系列功能是通过由几块专用PCB板组成的设计实现的。
  • AI如何改变边缘计算的未来 每个物联网设备都会持续收集数据,因此需要快速分析,达到实时决策,特别是对于自动驾驶汽车、电网、远程手术、石油钻井平台,甚至军用无人机等应用。
  • 占据5G技术创新的关键领域,ADI提前布局无线电子系统加 由于5G技术的大部分创新都发生在无线电子系统中,作为面向5G基础设施的射频和微波技术及系统设计的行业领导者,ADI将5G作为其多元化核心战略之一,与汽车无人驾驶、智慧医疗、能源、工业自动化一起列为ADI的五大核心战略。
  • “智能+”时代加速到来,高性能模拟技术助推智慧医疗落 随着中国政府在2019年政府工作报告首次提出“智能+”,业界预测诸多传统产业智能化升级的步伐将大大加快。而对于普通民众来说,“智能+”与医疗产业紧密结合的智慧医疗服务无疑与日常生活最为息息相关。
  • 四种现代医疗成像系统剖析,“黄金搭档”高性能ADC成就 医学成像诊断是医疗重要基础支撑,是临床数据中最重要的诊断依据之一,医院临床诊断大约70%依靠医学成像。医学成像已经改变了疾病诊断方法,并促使各种医疗条件下的诊断和治疗更加有效。对于在医疗健康领域中使用的成像设备,其技术的进步和日益增长的使用意识正在推动全球医疗成像市场的发展。
  • 多器官微流控芯片技术及其应用 随着器官芯片技术的发展,其应用仍然存在一定的局限性,大部分生理途径需要连续介质循环和组织间相互作用,单器官芯片无法全面反映机体器官功能的复杂性、功能变化和完整性。为适应人体结构复杂性,未来的研究需要建立更加复杂的多器官微流控芯片(Multi-Organ-Chip, MOC)系统,将几种器官等同物合并到类似人类的代谢环境中,开发动态的实验室微生物反应器,进行系统的毒性检测和代谢评估。
相关推荐
    广告
    近期热点
    广告
    广告
    广告
    可能感兴趣的话题
    广告