Микрочипте мияны клеткалардың белсенділігін бақылау технологиясы
Neurochip
Жаңа нейрочиптер ми жасушаларын зерттеуге, олардың белсенділігін жоғары дәлдікпен бақылауға мүмкіндік береді. Альцгеймер, Паркинсон сияқты ауруларға қарсы жаңа дәрілерді табуға көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Нейрочип – нейрондық жасушалармен өзара әрекеттесуге арналған интегралды схема чипі (мысалы, микропроцессор).
A neurochip is an integrated circuit chip (such as a microprocessor) that is designed for interaction with neuronal cells.
Құрылу
Ол жоғарыда аталған физиологиялық электролиттік ерітіндідегі нейрондардың электрлік белсенділігін (әрекет потенциалын) сезе алатын EOSFET (электролиттік оксид жартылай өткізгіш өрістік эффектті транзисторлар) құрайтын кремнийден жасалған. Сонымен қатар, нейрондарды электрлік ынталандыру үшін конденсаторлар бар. Калгари университетінің медицина факультетінің ғалымдары, Пәкістан туған канадалық ғалым Навид Сайед басшылығымен, ми жасушаларының желісін өсіру мүмкін екенін дәлелдеді – бұл жүйелер кремнийлі чипте немесе миды микрочипте қайта қосылуы мүмкін. Канаданың Ұлттық ғылыми-зерттеу кеңесімен (NRC) бірлесіп әзірленген жаңа кремнийлі микросхемаларды қолдану да оңай, бұл болашақта ми жасушаларының қалыпты жағдайда қалай жұмыс істейтінін түсінуге көмектеседі және Альцгеймер мен Паркинсон сияқты әртүрлі нейродегенеративті ауруларға қарсы дәрі-дәрмектерді табуға мүмкіндік береді. Навид Сайедтің зертханасы микрочипте ми жасушаларын өсірді. Навид Сайед зертханасында, NRC-мен бірлесіп жасалған жаңа технология 2010 жылдың тамызында "Биомедициналық құрылғылар" журналында онлайн жарияланды. Бұл әлемдегі алғашқы нейрочип. "Бұл техникалық жетістік дегеніміз - ми белсенділігінің иондық арналар мен синапстық потенциалдар деңгейіндегі нәзік өзгерістерін қадағалай аламыз, олар сонымен қатар нейродегенеративті аурулар мен нейропсихологиялық бұзылыстарда дәрі-дәрмектерді әзірлеуге арналған ең қолайлы нысаналар", - дейді Сайед, профессор және Жасуша биологиясы және анатомия кафедрасының меңгерушісі, Хочкисс ми институтының мүшесі және Чикаго университетінің биомедициналық инженерия бастамасы жөніндегі вице-президентінің кеңесшісі. Жаңа нейрочиптер автоматтандырылған, яғни кез келген адам оларға жеке ми жасушаларын орналастыруды үйрене алады. Бұрын ми жасушаларының иондық арналарының белсенділігін жазу үшін бірнеше жылдық жаттығулар қажет болды, және бір немесе екі жасушаны бір уақытта бақылау мүмкін болатын. Енді жасушалардың үлкен желілерін чипке орналастырып, егжей-тегжейлі бақылап, бірнеше ми жасушаларының желілерін талдауды және түрлі ми функцияларының бұзылуына байланысты автоматты түрде, кең ауқымды дәрілік скринингті жүргізуге мүмкіндік береді. Бұл жаңа технология ғалымдарға түрлі салаларда және түрлі зерттеу жобаларында көмектесуге мүмкіндік береді. Физиология және фармакология кафедрасының профессоры, Хочкисс ми институтының мүшесі Джеральд Зампони: "Бұл технологияны кеңейтіп, оны орташа өнімділіктегі дәрілерді тексерудің жаңа құралына айналдыру мүмкін, сонымен қатар ол негізгі биомедициналық зерттеулерге пайдалы болады" дейді. "Бұрынғы зерттеулерде зерттеушілер ми жасушаларының белсенділігін тікелей ынталандыратын және тіркейтін нейрочип жасады. Орли Ядид Пехт пен Навид Сайед микрочип технологиясында жаңа лабораториялық технологияны ойлап тапты, ол микрочипке тікелей қосылған өте сезімтал компонент арқылы ми жасушаларының белсенділігін тікелей бейнелеуді қамтамасыз етеді".
It is made of silicon that is doped in such a way that it contains EOSFETs (electrolyte oxide semiconductor field effect transistors) that can sense the electrical activity of the neurons (action potentials) in the above standing physiological electrolyte solution. It also contains capacitors for the electrical stimulation of the neurons. The University of Calgary, Faculty of Medicine scientists led by Pakistani born Canadian scientist Naweed Syed who proved it is possible to cultivate a network of brain cells that reconnect on a silicon chip—or the brain on a microchip—have developed new technology that monitors brain cell activity at a resolution never achieved before. Developed with the National Research Council Canada (NRC), the new silicon chips are also simpler to use, which will help future understanding of how brain cells work under normal conditions and permit drug discoveries for a variety of neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's and Parkinson's. Naweed Syed's lab cultivated brain cells on a microchip. The new technology from the lab of Naweed Syed, in collaboration with the NRC, was published online in August 2010, in the journal, Biomedical Devices. It is the world's first neurochip. "This technical breakthrough means we can track subtle changes in brain activity at the level of ion channels and synaptic potentials, which are also the most suitable target sites for drug development in neurodegenerative diseases and neuropsychological disorders," says Syed, professor and head of the Department of Cell Biology and Anatomy, member of the Hotchkiss Brain Institute and advisor to the Vice President Research on Biomedical Engineering Initiative of the University of Chicago. The new neurochips are also automated, meaning that anyone can learn to place individual brain cells on them. Previously it took years of training to learn how to record ion channel activity from brain cells, and it was only possible to monitor one or two cells simultaneously. Now, larger networks of cells can be placed on a chip and observed in minute detail, allowing the analysis of several brain cells networking and performing automatic, large scale drug screening for various brain dysfunctions. This new technology has the potential to help scientists in a variety of fields and on a variety of research projects. Gerald Zamponi, professor and head of the Department of Physiology and Pharmacology, and member of the Hotchkiss Brain Institute, says, “This technology can likely be scaled up such that it will become a novel tool for medium throughput drug screening, in addition to its usefulness for basic biomedical research”. "In previous studies, researchers developed a neurochip that could directly stimulate and record brain cell activity. Now, Orly Yadid Pecht and Naweed Syed have successfully developed a novel lab on a chip technology that, through an ultra sensitive component built directly on the microchip, also enables direct imaging of activity in brain cells."
Қолданбалар
Қазіргі қолданылулары – нейрон зерттеулері. Болашақтағы қолданылулар (әлі тәжірибелік сатыда) – көз торы имплантаттары немесе ми имплантаттары.
Present applications are neuron research. Future applications (still in the experimental phase) are retinal implants or brain implants.