뉴런 간의 전자 대화는 곧 정확하게 기록 될 수 있습니다.

뉴런 간의 전자 대화는 곧 정확하게 기록 될 수 있습니다.

전극은 전기 신호를 픽업하는 데 사용됩니다. 그러나 뉴런은 신경계의 작은 단위이며 뉴런의 모든 작동을 기록하기에 충분히 작은 전극을 만드는 것은 어렵습니다.

하버드 대학의 연구자들은 이러한 네트워크 내에 이식 될 수있는 전자 칩을 생성함으로써 이러한 장애를 극복했으며, 따라서 뉴런의 개별적으로 매우 민감한 세포 내 기록을 수행 할 수있다. 이것은 신경 연결과 시냅스 작동에 대한 심층적 인 지식을 제공 할 수 있기 때문에 팀이 신경 연구에 도움이 될 수 있습니다.

이 팀은 "현재의 전기 생리 학적 또는 광학적 기술은 수십개 이상의 뉴런으로부터 세포 내 동시 기록을 확실하게 수행 할 수 없다"고 썼다. 새로 개발 된 칩을 이용한 연구 결과는 Nature Biomedical Engineering 최신호에 발표되었다 . 이 연구의 제목은 "수천 개의 연결된 뉴런으로부터 세포 내 기록을 얻기위한 나노 전극 배열"입니다.

박홍근, 마크 하이 먼 화학 교수 및 물리학 교수, 그리고이 연구의 선임 저자 중 한 명은“민감도와 병렬 처리의 결합은 기능적인 코 넥톰 구성 및 처리량을 포함하여 기본적이고 적용되는 신경 생물학에 모두 혜택을 줄 수 있습니다. 전기 생리 학적 스크리닝.”Donhee Ham, Gordon McKay John A. Paulson 공학 및 응용 과학 학교 (SEAS)의 응용 물리 및 전기 공학 교수, 또 다른 선임 저자는 다음과 같이 덧붙였습니다.“이 오랫동안 추구 한 생물학적 시냅스 네트워크의 매핑 세포 내 기록의 병렬화는 또한 차세대 인공 신경망과 신경 형성 프로세서를 구축하기위한 기계 지능에 대한 새로운 전략을 제공 할 수있다”고 말했다.

연구팀은이 칩이 컴퓨터에서 사용되는 마이크로 프로세서와 매우 유사하며이 칩은 밀집된 클러스터로 배열 된 수직 나노 미터 스케일 전극을 포함한다고 설명했다. 이들은 고정밀 집적 회로를 사용하여 작동됩니다. 각각의 나노 전극은 백금 분말로 코팅되어 표면을 거칠게하여 신호를 전달할 수 있습니다. “이 어레이는 의사 전류 클램프 모드 (동시 전류 주입 및 전압 기록을 위해) 또는 의사 전압 클램프로 구성 할 수있는 4,096 개의 마이크로 스케일 증폭기를 모 놀리 식으로 통합하는 실리콘 칩 위에 제작 된 나노 스케일 러프 니스가있는 4,096 개의 백금-검정 전극으로 구성됩니다. 모드 (동시 전압인가 및 전류 기록 용)”

뉴런을 테스트하기 위해 팀은 칩에서 뉴런을 배양했습니다. 그 후 회로는 나노 전극을 통해 뉴런으로 신호를 보내도록 프로그래밍된다. 이것은 뉴런 표면에 미세한 구멍을 열어 준다고 그들은 설명했다. 이들은 뉴런 내에서 접근 할 수 있다고 덧붙였다. 이러한 구멍은 나노 전극이 뉴런에 의해 약용되는 전압 신호를 검출 할 수있게한다. 화학 및 화학 생물학과 SEAS의 박사후 연구원 인 제프리 애보트 (Jeffrey Abbott)와 첫 번째 저자는“이러한 방식으로 우리는 세포 내 기록의 높은 감도와 현대 전자 칩의 병렬성을 결합했다”고 밝혔다.

이 연구를 위해이 팀은 1,700 마리 이상의 쥐 뉴런과 20 분 이상의 뉴런 기록을 조사했으며 300 개가 넘는 시냅스 연결을 발견했으며 네트워크에서 뉴런의 상호 작용을 발견했습니다. 애보트는“우리는 또한이 고 처리량, 고정밀 칩을 사용하여 랫트 뉴런 네트워크를 통한 시냅스 연결에 대한 약물의 영향을 측정했으며, 현재 신경계 장애에 대한 고 처리량 약물 스크리닝을위한 웨이퍼 스케일 시스템을 개발하고 있습니다. 정신 분열증, 파킨슨 병, 자폐증, 알츠하이머 병 및 중독과 같은 정신 질환을 일으켰습니다.