Künstliche Nervenzellen könnte die Heilung chronischer Krankheiten
Mit seinem Versprechen, um neue Einblicke in die Diagnose und Behandlung von Krankheiten so vielfältig wie Krebs, Herz-Kreislauf-und neurodegenerative Erkrankungen, bioelektronische Medizin ist nun in den Blickpunkt. Zusammenführung von verschiedenen Bereichen wie Biochemie, molekulare Medizin, Neurowissenschaften, der Immunologie, der Elektrotechnik und dem Maschinenbau, der informatik und der Mathematik, bioelektronische Medizin konzentriert sich auf die elektrische Signalübertragung im Nervensystem.
Forscher in diesem Bereich sind bereits unter Verwendung dieser Informationen zum erstellen von biomedizinischen Geräten, eintauchen in komplizierten neuronalen Netzen. Die Entwicklung künstlicher Neuronen wurde schwierig, da die Herausforderungen der komplexen Biologie und schwer vorherzusagen neuronalen Antworten. Ein team von Wissenschaftlern unterstützt durch das EU-geförderte CResPace Projekt adressiert genau diese Herausforderung.
Das team hat sich entwickelt, künstliche Neuronen, die auf Silizium-chips, die genau imitieren echte, lebende Nervenzellen reagieren auf eine Reihe von Anregungen. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Communications. „Unser Ansatz kombiniert mehrere Durchbrüche, die neue Horizonte eröffnen neuromorphic engineering Programmierung von analogen Computern zu weich bioimplantaten.“
Ideal für medizinische Implantate
Eine Pressemitteilung von CResPace project coordinator University of Bath fasst die Ergebnisse der Studie. „Sich kritisch mit den künstlichen Neuronen, die nicht nur Verhalten sich genauso wie die biologischen Neuronen, benötigen aber nur ein Milliardstel der Leistung eines Mikroprozessors, macht Sie ideal für den Einsatz in medizinischen Implantaten und anderen bio-elektronischen Geräten.“
Die Pressemitteilung heißt es: „Künstliche Neuronen reparieren könnte erkrankte biocircuits durch die Replikation Ihrer gesunden Funktion und reagiert angemessen auf biologische feedback zum wiederherstellen der körperlichen Funktion. Bei Herzinsuffizienz zum Beispiel Neuronen, die in der Basis des Gehirns reagieren nicht richtig auf das Nervensystem feedback, Sie tun nicht senden die richtigen Signale an das Herz, die dann nicht die Pumpe so schwer, wie es sein sollte.“
Es unterstreicht die Herausforderungen, die mit dem erstellen von künstlichen Neuronen und erklärt, wie die Wissenschaftler diese meistern. „Die Forscher erfolgreich modelliert und abgeleitete Gleichungen zu erklären, wie Nervenzellen reagieren auf elektrische Reize von anderen Nerven. Das ist unglaublich kompliziert, wie die Reaktionen sind „nicht-linearen“ —in anderen Worten, wenn ein signal wird doppelt so stark sollte es nicht unbedingt entlocken doppelt so groß, eine Reaktion—vielleicht ist es dreimal größer oder etwas anderes.“
Zitiert in der gleichen Pressemitteilung, Blei-Autor Prof. Alain Nogaret von der University of Bath sagt: „Unsere Arbeit ist ein Paradigma ändert sich, denn es bietet eine robuste Methode zum reproduzieren der elektrischen Eigenschaften von wirklichen Neuronen in kleinste detail.“ Er fügt hinzu, dass das team „die Entwicklung von smart Herzschrittmacher, die nicht nur das Herz stimulieren, um die Pumpe mit einer Konstanten rate, aber verwenden Sie diese Neuronen reagieren in Echtzeit auf die Anforderungen an das Herz—das ist, was passiert, natürlich in einem gesunden Herzen. Weitere mögliche Anwendungen könnten in der Behandlung von Bedingungen wie Alzheimer und neuronalen degenerativen Erkrankungen im Allgemeinen.“
