Нейробиологи и инженеры пытаются открыть секреты человеческого мозга на протяжении десятилетий. Научно-фантастические фильмы создали такое понимание, что можно взломать человеческий мозг. Тем не менее, одна команда могла бы выяснить, как взломать функции человеческого мозга. Исследователи из Чикагского университета использовали небольшие легкие кремниевые кабели для изменения функций мозга и реакции. Он может быть использован для лечения заболеваний головного мозга один день.
Исследование оформлено в технике оптогенетики. Эта техника использует свет для формирования нейронной активности. Проблема с этой техникой заключалась в том, что любая выполняемая процедура в какой-то момент включала манипуляции с генами. Команда Чикагского университета использовала другой метод в своих исследованиях. Вместо генетики они начали исследовать технологию и использовали нанопроволоки. Это было первоначально разработано для солнечных элементов. Они объединили нанопроволоки с двумя типами кремния, которые создавали электрический ток каждый раз, когда он подвергался воздействию света.
Ассистент профессора Божи Тянь руководил исследователями, которые выполняли работу по выращиванию нейронов крыс в лаборатории. Тянь сказал: «Когда провод находится на месте и горит, разница напряжения между внутренней и внешней частью ячейки немного уменьшается. Это снижает барьер для нейрона, чтобы запустить электрический сигнал в соседние клетки “. Команда использовала ядро p-типа и оболочку n-типа с атомной золотой поверхностью. Позднее металлы были поражены светом, и фотовозбужденные носители перемещаются по кабелям. Они отделяются в ядре и в месте соединения оболочки. Тиан объяснил: «Эти электроны затем участвуют в катодных электрохимических реакциях в окружающем электролитическом растворе, генерируя катодный ток. Когда мы подключаем коаксиальные нанопроволоки к целевой нервной мембране, этот ток деполяризует мембрану, имитирует эффект нервного импульса и заставляет нейрон запускать потенциал действия ».
Исследователи обнаружили, что они могут запускать нейроны для передачи сигналов в соседние клетки. Это займет всего одну нанопроводу, чтобы начать этот запуск нейронов. Первый автор и аспирант Рамья Парамесваран сказал: «Хорошо, что золото и кремний являются биологически совместимыми материалами. Кроме того, после того, как они введены в организм, структуры такого размера естественным образом разрушатся через пару месяцев ». Кремний играл ключевую роль во всем процессе, особенно по сравнению с другими технологиями, которые пытались стимулировать ответ.
Тиан сказал: «Этот инструмент можно использовать как для фундаментальных уникальных биоэлектрических исследований, так и для клинической терапии. Кремний сильно поглощает свет в ближней инфракрасной области, длина волны света, которая проникает глубоко в биологическую ткань, а это означает, что нанопроволоки можно использовать для стимуляции периферических нервов (которые находятся на расстоянии до 1 см ниже кожи). ) если вводится в ткани. В конечном счете, это может позволить неинвазивное лечение заболеваний, характеризующихся сильной невропатической болью, таких как, например, диабетическая периферическая невропатия ». На следующих этапах команда будет проводить эксперименты на животных и наблюдать влияние нанопроволоки и света на живые существа. Это может дать им подсказки, чтобы увидеть, как лечить болезнь Паркинсона и другие нарушения мозга.
