Создан мозг-киборг

Как сообщает Sciencedaily, впервые ученым удалось интегрировать мозг живого существа с микрочипом, подобным тем, которые используются в компьютерах. Это было сделано группой исследователей из Института биохимии Макса Планка (г. Мартинсрид, Германия) под руководством Петера Фромхерца (Peter Fromherz).

Известно, что в процессе запоминания и хранения информации у млекопитающих принимает участие несколько отделов головного мозга. Перед тем как информация попадает на долговременное хранение, она предварительно «записывается» в отделе мозга, называемом гиппокампом. Для изучения структуры гиппокампа, взаимодействия в нем сотен тысяч клеток, образующих нейронные сети, и их роли в сохранении информации используются разные методы, в том числе — гистологические, в ходе которых получаются и исследуются тонкие срезы тканей этой части мозга.

Однако этот, как и другие традиционные методы, имеют много недостатков — они требуют вмешательства (зачастую достаточно грубого, нарушающего нормальную работу мозга), ограничены небольшим количеством клеток и страдают малым разрешением. Ученым из Мартинсрида удалось разработать революционный подход к изучению мозга, позволяющий регистрировать активность и взаимодействие тысяч нервных клеток в срезе тканей мозга.

При этом новый метод отличается высоким пространственным разрешением. В его основе лежит культивирование срезов тканей гиппокампа на полупроводниковых чипах. Регистрирующие активность нервных клеток чипы, разработанные в сотрудничестве с компанией Infineon Technologies AG, отличаются очень высокой плотностью, эквивалентной 16384 транзисторам на площади в один квадратный миллиметр.

Возможность осуществлять запись интегрированной активности целостного интактного фрагмента мозга млекопитающих представляет собой действительно значительный технологический прорыв. Используя новый метод, группа П. Фромхерца смогла визуализировать влияние фармацевтических препаратов на нейронную сеть. Это говорит о возможности использования метода в качестве новой тест-системы для исследований мозга и в фармакологии.

Последним результатам работы группы ученых из Мартинсрида предшествовали эксперименты с использованием «самодельных» чипов относительно малой плотности. С их помощью сначала регистрировались сигналы отдельных нервных клеток пиявок, а затем небольших групп нейронов моллюсков. Регистрация активности большого числа клеток мозга млекопитающих стала возможной при применении чипов высокой плотности, разработанных в компании Infineon Technologies. Разработка гибридной системы, интегрирующей нервную ткань и полупроводниковое устройство, может означать огромный скачок в работах по протезированию поврежденного мозга и созданию нейрокомпьютеров.