Europos mokslininkai sujungė žinduolių neuronus ir silikonines mikroschemas. Šis išradimas – pirmas svarbus žingsnis plėtojant pažangias technologijas, kuriose derinami silikoniniai junginiai ir žinduolių nervų sistema.
Išrastos galimybės yra beribės. Ilgainiui jos veikiausiai leis sukurti ypač sudėtingus neuroninius protezus, kurie padės gydyti nervų ligas. Dar daugiau, tai leis sukurti organinius kompiuterius, kurie kaip mikroprocesorius (CPU) galės naudoti gyvus neuronus.
Šie išradimai veikiausiai pasirodys po dešimtmečių, tačiau kur kas greičiau naujoji technologija leis panaudoti labai pažangias ir sudėtingas vaistų tyrimo sistemas farmacijos pramonėje.
„Farmacijos pramonės įmonės galės naudoti tokią mikroschemą bandydamos vaistų poveikį neuronams ir greitai sulauks daug žadančių tyrimų rezultatų“, – sako profesorius Stefano Vassanelli, molekulinės biologijos specialistas, dirbantis Padujos universitete Italijoje, vienas iš NACHIP (http://www.biochem.mpg.de/mnphys/europroject/project.html) projekto dalyvių. Šis projektas buvo inicijuotas Europos Komisijos įkurtos Ateities ir naujų technologinių iniciatyvų IST programos.
NACHIP svarbiausias tikslas buvo sukurti veikiančią sąsają tarp gyvo individualių neuronų audinio ir neorganinių silikono schemos segmentų. Tai buvo sunki užduotis.
„Turėjome susidoroti su daugybe keblumų, – sako Vassanelli. – Šį uždavinį sprendėme pasitelkdami dvi pagrindines strategijas – puslaidininkių technologiją ir biologiją.“
Vokietijos mikroschemų gamintoja „Infineon“ pagelbėjo NACHIP ant vieno kvadratinio milimetro schemos įtaisyti 16 384 tranzistorių ir šimtus kondensatorių. Mokslininkai turėjo rasti tinkamą medžiagą ir ištobulinti schemos topologiją taip, kad sąsaja su neuronais taptų įmanoma.
Biologiniu požiūriu NACHIP naudoja ypatingus proteinus, aptinkamus smegenyse, kurie neuronus tvirtai priklijuoja prie schemos. Tačiau šių proteinų poveikis didesnis nei paprastos rišamosios medžiagos. „Jie taip pat sukuria tokią joninių neuronų kanalų ir puslaidininkinės medžiagos sąsają, kad neutralūs elektriniai signalai gali būti perduoti į silikoninę schemą“, – sako Vassanelli.
Patekęs į schemą signalas gali būti įrašomas naudojant schemos tranzistorius. Dar daugiau, neuronai taip pat gali būti stimuliuojami per kondensatorius. Būtent tai sąlygoja sąsają.
Įrenginys buvo išbandytas stimuliuojant neuronus ir registruojant juos su standartinėmis neurologinio mokslo technologijomis, sekant iš schemos gaunamus signalus.
Šio ryšio ir mikroschemų raida naujajai technologijai yra labai svarbi, tačiau problemų vis dar lieka. „Dabar mums reikia ištobulinti būdą, kaip stimuliuoti neuronus jų nepažeidžiant“, – sako Vassanelli.
Būtent šią problemą tyrinėtojų grupė nagrinės būsimajame projekte. Kaip tik dabar paruoštas siūlymas, kuriame ketinama imtis šių ir daugelio kitų problemų, taip pat ir kaip paveikti neuronus per genus.
„Genuose saugoma atmintis, be jų mes neturėtume atminties, nesugebėtume skaičiuoti. Norime ištirti, kaip per genus kontroliuoti neuroschemą“, – sako Vassanelli.
NACHIP žengė pirmąjį svarbų žingsnį neuronų valdomo mikroprocesoriaus (CPU) link, o ateities darbai nuties kelią genetiškai valdomam kietajam diskui.
„Šio tyrimo požiūriu Europos padėtis labai gera, nes tai tarpdisciplininė sritis, kurioje dirba tarpdisciplininės komandos, – sako Vassanelli. – Mes taip pat turime infrastruktūrą su institutais, tokiais Maxo Plancko biochemijos institutas Martinsriede, kuris yra vienas šios srities lyderių pasaulyje. Europa turėtų labai didžiuotis šiais ištekliais. Jie suteikia mums galimybę naudotis įranga ir įgūdžiais, kuriuos būtų labai sunku sukurti kur nors kitur.“
