un tessuto nervoso interfacciato con un chip computer

Una piccola fetta di tessuto di un ippocampo di topo (top) è coltivata su di un chip semiconduttore con 16.384 sensori transistor per millimetro quadrato (centro, quadrato colore scuro). Dopo l'eccitazione delle mappe del chip l'attività elettrica dei neuroni, causati dalla attività di synapsis (rosso: positivo, blu: negativo).

Prima che le informazioni percepite dal cervello dei mammiferi vengano allocate nella memoria di lungo termine, viene temporaneamente memorizzata nell'ippocampo. Comprendere la funzione dell'ippocampo è un importante gioco del processo di memoria e un topic del corrente momento di ricerca sul cervello. Piccole fette di questa regione cerebrale provvedono ad un appropriato materiale di studio dei network intatti neurali dell'ippocampo.

I metodi comunemente utilizzati nella neurofisiologia sono invasivi, ristretti ad un piccolo numero di cellule, o soffrono di una limitata risoluzione spaziale. Gli scienziati di Martinsried hanno sviluppato un sistema non invasivo che permette di registrane la comunicazione neurale entro migliaia di cellule nervose nelle fette di tessuto cerebrale con un elevata risoluzione spaziale.

Questa tecnologia coinvolge fette sottili come un rasoio, della regione dell'ippocampo su chips semiconduttori. Questi chips vengono sviluppati in collaborazione con l'Infineon Technologies AG, e risultano sorprendenti per la loro densità dei transistors di sensibilità: 16384 transistors in una area di 1 millimetro quadrato registrano l'attività neurale del cervello.

Registrare le fasi di attività delle strutture unificate delle cellule di un cervello intatto di un mammifero rappresenta un forte avanzamento tecnologico. Utilizzando le nuove tecnologie, i bioscienziati, sotto la direzione di Peter Fromherz, sono stati in grado di visualizzare l'influenza delle componenti farmaceutiche su di un network neurale. Questo fa del “chip-cerebrale” di Martinsried, una novità nel test del cervello e della ricerca farmacologica.

Dagli inizi del 1991, Peter Fromherz e i suoi collaboratori, hanno avuto successo nell'interfacciare ogni singola fibra nervosa su di un chip semiconduttore. Susseguentemente a queste ricerche abbiamo avuto un aumento della comunicazione bi-direzionale entro chips e piccoli networks di alcune cellule nervose di molluschi.

In questo progetto è stato possibile identificare i segnali entro le cellule via sinapsi. I chips utilizzati in questi studi sono stati sviluppati e prodotti dagli scienziati medesimi. La produzione dei chips, descritti sopra, è stata fatta grazie alle varie sinergie delle industrie specializzate nel campo della micro ingegneria. Queste sinergie hanno dato vita ad un nuovo sistema ibrido di tessuti neurali e di semiconduttori, che ha permesso agli scienziati di fare un grande passo in avanti nell'ambito della neurocomputeristica e dei neurochips.

Citation: M. Hutzler, et. al., High-resolution multi-transistor array recording of electrical field potentials in cultured brain slices. Journal of Neuropyhsiology. Preprint online (May 10, 2006). doi:10.1152/jn.00347.2006

Fonte: Max Planck Institute