Ученые создают искусственные нейроны, взаимодействующие с органическими

Ученые создают искусственные нейроны, взаимодействующие с органическими

Ученые Каролинского института в Швеции создали функциональный нейрон с использованием возможностей органической биоэлектроники. Этот искусственный нейрон не содержат «живой» части, но может имитировать функцию человеческого нейрона и взаимодействовать таким же образом, как это делают наши собственные нейроны.

Нервные клетки человека изолированы друг от друга и общаются с помощью химических сигналов, называемых сигнальными субстанциями или нейротрансмиттерами.

В нервной клетке сигнальные субстанции превращается в электрические импульсы, которые путешествуют по клеточной мембране, пока они не достигнут другого конца клетки. Затем электрический сигнал преобразуется в химический, который передается дальше в следующую клетку.

Сегодня для того, чтобы повлиять на связь между нервными клетками человека используют электрическую стимуляцию.

Однако, новое биоэлектронное устройство, разработанное исследователями Karolinska способен принимать химические сигналы, которое оно может затем передавать на органические нейроны.

«Наш искусственный нейрон состоит из проводящих полимеров и функционирует, как человеческий нейрон», — говорит Агнета Рихтер-Дальфорс, один из руководителей исследования, профессор клеточной микробиологии, комментируя в сообщении для прессы результаты анализа. «Искусственная клетка таким же образом, как человеческие нейроны, обнаруживает изменения в химическом сигнале, который затем преобразуется в электрический сигнал. С помощью электронного программного обеспечения сигнал посылается далее в нужное место, где он преобразуется в химический сигнал, который воздействует на следующую клетку».

Рихтер-Дальфорс и ее исследовательская группа в сотрудничестве с коллегами университета Линчепинга, опубликовали результаты своих исследований в статье под названием «Органический электронный биомиметический нейрон позволяет автоматически регулировать нейромодуляцию» в журнале Biosensors & Bioelectronics.

Основная функция нейронов, определенная как химическая-электрическая-химическая сигнальная трансдукция, достигается соединением на основе ферментов амперометрические биосенсоров и органических электронных ионных насосов. По данным исследовательской работы, результаты демонстрируют потенциал органического электронного биомиметического нейрона в терапии с участием дальнего нейронного сигнала, имитируя функцию человеческого нейрона.

Предполагаемые области применения исследования включают в себя дополнение или замену традиционной электрической стимуляции нейронов как химических сигналов в лечении больных с неврологическими расстройствами. Электронный прототип органического биомиметического нейрона будет иметь способность внедряться в основную неисправность сигнального пути. В будущем, это может помочь врачам в восстановлении нервной функции, минуя поврежденные нейроны.

«Пока наша искусственная нервная клетка относительно большая, но с помощью современных нанотехнологий ее размеры можно уменьшить и в конечном итоге сделать имплантатом, который можно будет установить пациенту», — говорит Агнета Рихтер-Дальфорс.

«Мы предполагаем, что в будущем, с помощью беспроводной связи, биосенсор может быть размещен в одной части тела, и вызвать высвобождение нейротрансмиттеров в другом месте. С помощью такого саморегулирующегося зондирования и доставки, или, возможно, пульта дистанционного управления, открываются новые интересные возможности для будущих исследований в лечении неврологических расстройств».