W końcu zrozumiemy mózg? Podpięli neurony do komputera, pokazali to w sieci

Neurony w zawiły sposób komunikują się i reagują na bodźce w ramach rozległej sieci, koordynując podstawowe funkcje, od podstawowych procesów cielesnych po złożone myśli. Metody ich badania opierają się na badaniach w żywym organizmie (in vivo) lub ekstrakcji komórek i prowadzeniu badań na płytce hodowlanej (in vitro). W pierwszej metodzie naukowcy napotykają często trudności z uporaniem się ze złożonością mózgu jako całości. Druga zapewnia większą kontrolę i precyzję pomiaru.

Naukowcy zaproponowali innowacyjne podejście do pomiaru aktywności neuronów za pomocą układu mikroelektrod. Podobną technologię wykorzystują już komercyjne systemy, ale mają dwie duże wady. Są drogie i sprzedawane w oparciu o określone podejścia eksperymentalne.

W nowym badaniu opublikowanym w Advanced Science badacze przedstawiają system in vitro, który nie dość, że jest 10-krotnie tańszy w budowie, to jeszcze udostępniono go na licencji open source, a wszelkie informacje potrzebne do budowy zostały udostępnione w sieci. Pozwoli to na zachowanie pełnej kontroli nad badaniami, swobodną modyfikację całego systemu w zależności od potrzeb i co ważne, zmniejszy koszty badań, co pozwoli kolejnym laboratoriom zająć się badaniem neuronów.

Cały system w porównaniu do komercyjnych systemów zawierających 60 - elektrod łączących się z neuronami, posiada ich ponad 500. Pobrane komórki umieszcza się na płytce zawierającej układ mikroelektrod, co pozwala na połączenie z neuronami. Elektrody wykrywają napięcie pochodzące z neuronów, które następnie jest wzmacniane i przesyłane do komputera, który przetwarza dane.

Badanie jest częścią większego projektu o nazwie Mind in Vitro, który ma na celu poznanie, w jaki sposób neurony oddziałują ze sobą. Pozwoli to nie tylko lepiej zrozumieć funkcjonowanie naszego mózgu, ale także wykorzystać sieci neuronowe do obliczeń.

Choć prowadzone prace są w zasadzie w początkowej fazie i technologia będzie udoskonalana, wiele laboratoriów już wykazało zainteresowanie nią na potrzeby własnych eksperymentów. Być może w niedługim czasie będziemy świadkami przełomowych badań nad naszym naturalnym, cudownym superkomputerem, który zarządza całym organizmem.

Źródło: Xiaotian Zhang i in., Mind In Vitro Platforms: Versatile, Scalable, Robust and Open Solutions to Interfacing with Living Neurons, Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202306826