En kunstig neuron, der kan modtage og frigive dopamin

Et team af forskere fra Nanjing University of Posts and Telecommunications og Chinese Academy of Sciences i Kina og Nanyang Technological University og Agency for Science Technology and Research i Singapore udviklede en kunstig neuron, der er i stand til at kommunikere ved hjælp af neurotransmitteren dopamin. De offentliggjorde deres skabelse og forventede anvendelser af det i tidsskriftet Nature Electronics .

Som forskerne bemærker, er de fleste maskin-hjerne-grænseflader afhængige af elektriske signaler som et kommunikationsmedium, og disse signaler er generelt envejs. Elektriske signaler genereret af hjernen aflæses og fortolkes; signaler sendes ikke til hjernen. I denne nye indsats har forskerne taget et skridt i retning af at lave en hjerne-maskine grænseflade, der kan kommunikere i begge retninger, og den er ikke baseret på elektriske signaler. I stedet er det kemisk medieret.

Arbejdet involverede at bygge en kunstig neuron, der både kunne detektere tilstedeværelsen af ​​dopamin og også producere dopamin som en responsmekanisme. Neuronen er lavet af grafen (et enkelt ark kulstofatomer) og en kulstofnanorørelektrode (et enkelt ark kulstofatomer rullet op til et rør). De tilføjede derefter en sensor, der er i stand til at detektere tilstedeværelsen af ​​dopamin, og en enhed kaldet en memristor, der er i stand til at frigive dopamin ved hjælp af en varmeaktiveret hydrogel, der er knyttet til en anden del af deres kunstige neuron.

Forskerne testede deres kunstige neurons evne til at kommunikere ved at placere den i en petriskål med nogle hjerneceller indsamlet fra en rotte. De fandt ud af, at den var i stand til at sanse og reagere på dopamin, der blev skabt og sendt af rottehjernecellerne, og også til at producere nogle af sine egne, som derefter producerede en reaktion i rottehjernecellerne. De fandt også ud af, at de kunne aktivere en lille musemuskelprøve ved at sende dopamin til en iskiasnerve, som blev brugt til at bevæge en robothånd.

Forskerne bemærker, at memristoren kan programmeres til at generere og sende forskellige mængder dopamin afhængigt af anvendelsen, ligesom hjerneceller gør. De erkender, at deres opsætning er ret omfangsrig, hvilket ville begrænse dens brug som en hjerne-maskine-grænseflade, men bemærker, at den muligvis kan bruges i sin nuværende form i en proteseanordning. + Udforsk yderligere

Museundersøgelse viser, at dopamin frigives i hjernen som reaktion på hydrering

© 2022 Science X Network