Исследователи срастили нервные клетки и микротрубки

На этой картинке нейроны коры головного мозга (выделены фиолетовым цветом) охотно пропускают аксоны в трубки, собранные на подложке (иллюстрация Minrui Yu).

В попытке создать гибрид нервной ткани и электроники учёные из США провели любопытный эксперимент. Биоинженеры помогли нейронам выстроить упорядоченную сеть с микроскопическими полупроводниковыми трубками.

Исследователи из университета Висконсина в Мэдисоне собрали на подложке в упорядоченную структуру трубочки из кремния и германия. (Диаметр трубок был таким, что внутрь могли пройти аксоны, но не вся клетка нервной ткани.) Затем на перекрестия трубочек были высеяны нейроны мышей.

Материал стенок похож на оболочку нервных волокон и может изолировать аксоны (здесь выделены оранжевым цветом) от внешней среды (фото Minrui Yu).

Оказалось, что даже без добавления каких-либо специальных веществ клетки тянулись к искусственным коридорам, повторяя их топографию. Иногда аксоны, изучая окружающее пространство, устремлялись даже по «тоннелям» в виде спиралей. В результате учёные получили сеть перекрещивающихся линий из нейронов.

Правда, пока не ясно, обеспечивает ли физический контакт клеток передачу между ними информации. К трубочкам подведены электроды, с их помощью учёные надеются в будущем поймать «разговоры» нейронов между собой. Эти данные помогут узнать, насколько точно взаимодействие клеток на подложке повторяет их поведение в теле живого существа.

Через стенки трубок проходит свет, а значит, в будущих опытах можно работать с генетически изменёнными аксонами, реагирующими на освещение (иллюстрация Minrui Yu).

Как бы то ни было, но главный вывод нынешней работы таков — в теории биоинженеры могут построить любую структуру из живых нервных клеток, даже с очень точной геометрией.

В своей публикации в журнале ACS Nano американцы предполагают, что если исследование получит развитие, появится возможность изучать работу нервной ткани, проверять действие на нейроны различных условий и препаратов, сравнивать работу правильных и «поломанных» клеток, влиять на работу нервной ткани.

Если же удастся создать полноценный интерфейс между клетками и электроникой, медики получат возможность напрямую связывать, к примеру, нервную систему человека с протезами, а также создавать невероятные человеко-машинные интерфейсы. Пока же учёные экспериментируют на бестолковых роботах.



В Канаде созданы биоразлагаемые антираковые наночастицы

21 марта 2011

Исследовано противораковое действие брокколи

14 марта 2011

Учёные создали программируемого молекулярного робота

11 марта 2011

Физики объяснили морщинки на мокрых пальцах

10 марта 2011

Электронная сетчатка-имплантат впервые вышла на рынок

10 марта 2011
  • Юрий Новиков  22 марта, 21:56
    а вот в соседних публикациях масштаб на фото есть. :) :(
    ОтветитьНравится
  • «Исследователи из университета Висконсина в Мэдисоне собрали на подложке в упорядоченную структуру трубочки из кремния и германия.»
    «Материал стенок похож на оболочку нервных волокон и может изолировать аксоны»
    Миелиновая оболочка аксонов это, по-сути, много слоев клеточной мембраны — то есть липиды и белки. В чем на них похожи кремний и германий?
    ОтветитьНравится
  • Хиномото Хомура  23 марта, 16:13
    Элементарно же. Ответ в том же предложении «может изолировать аксоны».
    ОтветитьНравится
  • Ну тогда и материал кирпичной стенки похож на миелин — тоже изолировать может...
    ОтветитьНравится
  • Хиномото Хомура  23 марта, 16:36
    Точно. Только из кирпича вы не сделаете микротрубок.
    ОтветитьНравится
  • Так вот собственно и хотелось бы понять, чем именно этот материал так замечательно подходит как заменитель миелина. Почему не классические углеродные нанотрубки? Не металл? Или просто клеем почему бы не залить? ;)
    ОтветитьНравится
  • Хиномото Хомура  23 марта, 16:49
    В данной статье особо упоминается прозрачность, возможно, что дело в этом. Второй вариант более интересен. Он включает в себя чтение оригинала статьи и поиск информации по интересующей теме. Хотите заняться?
    ОтветитьНравится
  • «Простите холопа, языкам не обучен» ©
    Можно было бы сковзь дебри англицкого и попробовать попродираться, глядишь, и подучил бы немного, но... Одно дело в свободную минутку на работе бегло и доступно прочитать понятным языком, другое по полчаса со словарем над каждой строчкой корпеть. Да еще и спецтематика, термины...
    ОтветитьНравится
  • Антон Агейкин  23 марта, 17:17
    нанотрубки не пойдут, потому что нужны именно микротрубки, иначе нейрон не полезет)))
    ОтветитьНравится
  • Хиномото Хомура  23 марта, 17:26
    С оригиналом я поторопился. Доступ к статьям платный. В общедоступной части говорится только что «the tube feature resembles the natural myelin, both physically and electrically», напоминают физическими и электрическими свойствами. Возможно вы, что то найдете в русскоязычной части интернета.
    ОтветитьНравится
  • Ага, каюсь, протупил.
    ОтветитьНравится
  • Это уже неплохо. Заметно лучше малообоснованного «похож на оболочку». Спасибо.
    ОтветитьНравится
  • Антон Агейкин  23 марта, 17:30
    В оригинале аксоны изолировали размером микротрубки. Верней, там написано, что размер может быть уменьшен до сравнимого с диаметром одиночного аксона.
    ОтветитьНравится
  • Антон Агейкин  23 марта, 17:37
    Такие трубки в физическом и электрическом отношении схожи с миелином. В исходнике так написано.
    ОтветитьНравится
  • Да, спасибо, меня уже выше просветили. Искренне завидую тем, кто может читать оригиналы. :)
    ОтветитьНравится
  • М-да... Призрак Робокопа не дает ученым из США спокойно спать.
    Им удалось провести такой сложный и содержательный эксперимент. Поможем ученым подвести некоторые итоги:
    1. Вышивать можно не только крестиком но и мозгами по трубкам.
    2. Нейроны у мышей не грамотные, поэтому они отказались перестукиваться морзянкой по трубкам.
    3. Трубки явно мешают « шевелить мозгами» а без этого интелект кибермозга не превысит интелекта кремнеевого тубуса
    Осталось выяснить, как нейроны отнесутся к соседству с медью. Можно пропустить нейроны через микро селеноиды, тогда проходящий по аксону нервный импульс будет индуцировать в катушке ЭДС, а ее в свою очередь можно использовать для чего-то очень важного, например для подсветки кибермозга изнутри.
    ОтветитьНравится
  • Антон Агейкин  23 марта, 09:04
    я один не вижу упорядоченных структур аксонов на серо-оранжевом фото?
    ИМХО все за уши притянули
    ОтветитьНравится
  • Не видите, потому что Вас «мочалка» из дендритов путает. Для справки: нейрон имеет кучу отростков — ОДИН аксон и МНОГО дендритов. Структуру разветвленной сети нейронов создают именно длинные аксоны в трубках, а вокруг путаются дендриты. Сами путаются, и Вас путают. ;)
    ОтветитьНравится
  • Антон Агейкин  23 марта, 17:15
    «аксоны (здесь выделены оранжевым цветом)»
    не пойму кто кого запутать пытается?
    ОтветитьНравится
  • А где же тогда дендриты?
    ОтветитьНравится
  • Павел Яковлев  23 марта, 16:18
    Забавная, все таки вещь, сканирующий микроскоп.
    ОтветитьНравится
  • Да, все ближе и ближе человек становится лицом к лицу с перспективой получения Искусственного Интеллекта, тут главное не прошляпить момент когда ИИ начнет поворачиваться к человеку попой, и вовремя остановить сей процесс :)
    ОтветитьНравится
  • Сергей Смирнов  23 марта, 18:54
    Нуууу — насчет интерфейса нейронов с микросхемой — так тут еще дооолго думать надо... — нейроны сами по себе не живут — тут клетки глии надо — чтоб питали нейроны и отходные материалы выводили — так проще ИИ на микросхеме реализовать — а тут надо всю бюжетерию из окружения нецронов вводить — клетки глии, подпитка из натрия, калия и. т.д. и т.п.
    ОтветитьНравится
  • Хиномото Хомура  23 марта, 19:02
    Таки нет. В этой ссылке www.membrana.ru/particle/1912 видно, что клетки вполне могут управлять микросхемами.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Смирнов  23 марта, 19:36
    Да, могут. По поводу управления никто и не спорит.... — сигнал от аксона вполне можно считать с помощью простенького анализатора — аксон выделяет нейромедиатор — перед выделением оного мембрана нейрона гиперполяризуется — это можно считать..... — а вот как осуществить существование нейрона в замкнутой среде..... — ведь во первых, анализатор должен быть химически нейтрален, потом нейрон сам по себе не может существовать — т.к. природа полностью убрала из нейрона любые жизненные функции в части очищения нейрона — клетки от продуктов жизнедеятельности, питание нейрона — все это осуществляют клетки глии и межнейронная жидкость — поставка калия и натрия — для проведения процессов гиперполяризации нерона — клетки... — вот тут как быть?
    ОтветитьНравится
  • Сергей Смирнов  23 марта, 19:38
    Я имею ввиду цикл существования самой клетки — нейрона
    ОтветитьНравится