• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Dobrze zapowiadające się sztuczne komórki nerwowe

    03.08.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Naukowcy ze Szwecji dokonują przełomu w dziedzinie komunikacji komórek nerwowych, tworząc pierwszą sztuczną komórkę nerwową zdolną do komunikacji z komórkami nerwowymi człowieka. Badania te pozwolą pogłębić wiedzę na temat patofizjologii, molekularnych celów i metod leczenia różnych zaburzeń układu nerwowego, takich jak choroba Parkinsona. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature Materials.

    Dotąd naukowcy stymulowali sygnały nerwowe w układzie nerwowym stosując metody oparte na pobudzeniu elektrycznym. Na przykład implanty ślimakowe umieszcza się chirurgicznie w ślimaku, który znajduje się w uchu środkowym, podłączając bezpośrednio do mózgu elektrody. Tymczasem naukowcy z Instytutu Karolińskiego i Uniwersytetu w LinkĂśping w Szwecji odkryli, że ta metoda powoduje aktywację wszystkich typów komórek w obszarze elektrody, co w najlepszym wypadku przynosi nijaki wynik.

    "Bezpośredni interfejs elektryczny boryka się z pewnymi nieodłącznymi problemami takimi jak niemożność rozróżniania typów komórek" - jak wynika z badań. "Pojawia się więc zapotrzebowanie na nowatorskie urządzenia, które stworzą interfejs konkretnie z komórkami nerwowymi."

    W ramach ostatnich badań naukowcy opracowali nowy typ "elektrody przekaźnikowej", wykorzystując tworzywo sztuczne przewodzące prąd elektryczny. Elektroda przekaźnikowa uwalnia neuroprzekaźniki, które komórki mózgowe wykorzystują do naturalnej komunikacji.

    "Demonstrujemy organiczne urządzenie elektroniczne zdolne do precyzyjnego przekazywania neuroprzekaźników in vitro oraz in vivo. Przetwarzając elektroniczne adresowanie w przekaz neuroprzekaźnikowy, urządzenie naśladuje synapsę" - czytamy w artykule.

    Zespół również wykazał, że elektroda przekaźnikowa może być wykorzystywana do kontroli funkcji słuchu w mózgu świnki morskiej.

    "Umiejętność dostarczenia dokładnych dawek neuroprzekaźników otwiera zupełnie nowe możliwości korygowania systemów sygnalizujących, które w wielu schorzeniach neurologicznych działają wadliwie" - wyjaśnia kierownik badań, profesor Agneta Richter-Dahlfors z Wydziału Fizjologii i Farmakologii Instytutu Karolińskiego w Szwecji.

    Zdaniem naukowców "przekaz jest realizowany przy minimalnych zakłóceniach fizjologicznych, gdyż sygnały elektroniczne są przekładane na transport jonów przy braku przepływu płynu".

    Następnym krokiem będzie opracowanie małego urządzenia, które można wszczepić do organizmu. Według profesor Richter-Dahlfors i jej koleżanki profesor Barbary Canlon, to urządzenie może być programowalne, aby umożliwić elastyczne uwalnianie neuroprzekaźników (tj. tak często lub tak rzadko jak jest to konieczne) w przypadku danego pacjenta.

    Innowacyjna technologia przyniesie korzyści chorym cierpiącym na różne choroby, w tym epilepsję i utratę słuchu.

    "Dzięki wykazaniu możliwości przekładania elektronicznych sygnałów adresowania, poprzez neuroprzekaźniki sygnalizujące, na odpowiedzi pnia mózgu, technologia ta ustanawia nowy paradygmat interfejsu maszyna-mózg" - napisali autorzy. "Odkrycia te są wielkim krokiem naprzód w łączeniu biologii z technologią i zapowiadają dalszą symbiozę elektroniki z żywymi układami."

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    Nature Materials:
    http://www.nature.com/nmat/

    Instytut Karoliński:
    http://ki.se/

    Źródło danych: Instytut Karoliński; Nature Materials
    Referencje dokumentu: Simon D.T., et al. (2009) Organic electronics for precise delivery of neurotransmitters to modulate mammalian sensory function. Nature Materials (w druku). Publikacja internetowa z dnia 5 lipca; DOI: 10.1038/NMAT2494.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Implant mózgowy (ang. brain implant) - urządzenie techniczne łączące się bezpośrednio z mózgiem ludzkim lub zwierzęcym zwykle umieszczone na powierzchni mózgu lub podłączone do kory mózgowej (implantowane elektrody domózgowe). Obecnie badania neurobiologów i inżynierów biomedycznych koncentrują się na zbudowaniu takich implantów mózgowych, które byłyby zdolne zastąpić obszary mózgu uszkodzone po udarze lub urazie mózgowym. Obejmuje to także zastąpienie czynności uszkodzonych układów czuciowych, np. wzrokowego (proteza wzroku). Inne implanty mózgowe są wykorzystywane w doświadczeniach na zwierzętach w celu bezpośredniej rejestracji czynności elektrycznej mózgu dla celów naukowych. Niektóre implanty mózgowe umożliwiają stworzenie interfejsu pomiędzy układem nerwowym i układem scalonym komputera, co jest częścią szerszych badań nad interfejsami mózg-komputer. Urządzenia cyfrowe to urządzenia przetwarzające sygnał metodami cyfrowego przetwarzania sygnałów zazwyczaj jest to urządzenie elektroniczne. Urządzenie inteligentne jest wyposażone w sztuczną inteligencję - algorytmy wykorzystujące np.: zasady heurystyczne (praktyczne), sieci neuronowe, systemy ekspertowe, itp. Urządzenia inteligentne umieją zdobywać wiedzę bezpośrednio od projektanta lub pośrednio poprzez rozkazy, przykłady, obserwację oraz przez wykorzystanie analogii, następnie korzystać z tej wiedzy. Urządzenia inteligentne nazywamy urządzeniami wirtualnymi (virtual instruments), np. wirtualne przyrządy pomiarowe albo wirtualne regulatory, zwane też przyrządami softwarowymi (programowymi).

    Spawarka elektryczna – urządzenie służące do spawania, czyli łączenia elementów metalowych przy wykorzystaniu dodatkowego spoiwa, najczęściej w postaci elektrody. Złączenie następuje w wyniku nadtopienia materiału łączonego i elektrody, pod wpływem temperatury łuku elektrycznego powstającego między materiałem a elektrodą. Interfejs użytkownika (ang. user interface, UI) — w technice część urządzenia odpowiedzialna za interakcję z użytkownikiem. Człowiek nie jest zdolny do bezpośredniej komunikacji z maszynami. Aby było to możliwe urządzenia są wyposażone w odpowiednie urządzenia wejścia-wyjścia tworzące razem interfejs użytkownika:

    Neurostymulator (ang. neurostimulator) – jest zasilanym przez baterię urządzeniem zaprojektowanym w celu elektrycznej stymulacji mózgu. Neurostymulatory są integralną częścią chirurgicznie wszczepianych układów takich jak urządzenie do głębokiej stymulacji mózgu (DBS) czy urządzenie do stymulacji nerwu błędnego (VNS), wykorzystywanych w leczeniu chorób układu nerwowego. Interfejs (spolszczenie angielskiego słowa interface, które na polski bywa tłumaczone jako styk, żartobliwie międzymordzie) — w informatyce i elektronice urządzenie pozwalające na połączenie ze sobą dwóch innych urządzeń, które bez niego nie mogą ze sobą współpracować. Czasami jako interfejs określa się elementy wystające z urządzenia na zewnątrz, w które można włączyć inne urządzenia lub wtyczki. Aby dwa urządzenia mogły działać razem muszą mieć zgodne (kompatybilne) interfejsy. Interfejsem może być kabel łączący dwa urządzenia, ale zarówno wtyczki na tym kablu jak i pasujące do nich gniazda są również interfejsami. Gniazdo na płycie głównej komputera jest interfejsem, w który wkłada się np. kartę graficzną, ale i sama karta jest interfejsem umożliwiającym współpracę monitora z resztą systemu komputerowego. Sam monitor jako całe urządzenie, to także interfejs, a posiada on swój własny interfejs w postaci ekranu. Pokrętła sterujące monitorem, a obecnie coraz częściej panel sterujący z przyciskami to drugi, obok ekranu, interfejs monitora.

    Detektor - urządzenie służące do wykrywania (detekcji) i ewentualnie rejestracji . Detekcji podlegać mogą różne obiekty, zjawiska i parametry fizyczne Detektory stosuje się wówczas, gdy badany sygnał nie możne być zarejestrowany bezpośrednio zmysłami człowieka lub wówczas, gdy działa jako element urządzenia automatycznie reagującego na nadejście sygnału oraz wtedy, gdy pożądana jest bezobsługowa rejestracja sygnałów. Detektor zamienia wykrywany sygnał na formę możliwą do obserwacji lub rejestracji. Drabina Jakuba w fizyce – urządzenie elektryczne zbudowane z dwóch metalowych prętów (najczęściej stalowych), ułożonych względem siebie na kształt litery "V". Pręty tworzą elektrody, które się nie dotykają. Między nimi jest duża różnica potencjałów rzędu kilkunastu lub kilkudziesięciu kilowoltów. Różnica jest na tyle duża, że następuje przebicie powietrza i powstaje łuk elektryczny. Pod wpływem przepływu prądu powietrze w łuku nagrzewa się i dzięki konwekcji unosi się w górę. W efekcie cały łuk unosi się tworząc efektowne zjawisko. W miarę jak łuk będzie przesuwał się w górę, będzie się zwiększała jego długość i w końcu zostaje przerwany. Na dole drabiny pojawia się wtedy nowy łuk. I sytuacja powtarza się.

    Modem (od ang. MOdulator-DEModulator) – urządzenie elektroniczne, którego zadaniem jest zamiana danych cyfrowych na analogowe sygnały elektryczne (modulacja) i na odwrót (demodulacja) tak, aby mogły być przesyłane i odbierane poprzez linię telefoniczną (a także łącze telewizji kablowej lub fale radiowe). Jest częścią DCE (Data Communications Equipment), które w całości wykonuje opisane wyżej czynności. Nieodzowne do współpracy jest DTE (Data Terminal Equipment) i to dopiero stanowi całość łącza przesyłania danych. Dzięki modemowi można łączyć ze sobą komputery i urządzenia, które dzieli znaczna odległość.

    Buster (z ang. booster) – rodzaj urządzenia wspomagającego, które umożliwia czasowe zwiększenie efektu działania danej maszyny. Urządzenie to jest najczęściej wykorzystywane w momencie rozruchu maszyny bądź urządzenia aby pokonać znaczne siły bezwładności.

    1-Wire – interfejs elektroniczny jak również i protokół komunikacyjny pomiędzy urządzeniami. Jego nazwa wywodzi się z faktu, że do komunikacji używana jest tylko jedna linia danych (oraz linia zerowa). Odbiornik może być zasilany bezpośrednio z linii danych, wykorzystując zasilanie pasożytnicze, co jest zaletą tego interfejsu. Odbiornik wyposażony jest w kondensator o pojemności 800 pF, który jest ładowany z linii danych – następnie energia w nim zgromadzona używana jest do zasilania odbiornika. Marek Jutel – profesor doktor habilitowany medycyny, specjalista chorób wewnętrznych, alergolog. Kierownik Katedry i Zakładu Immunologii Klinicznej Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu. Przewodniczący Komitetu Naukowego (Scientific Program Committee) (od 2012) i członek zarządu (Executive Committee – od 2009) Europejskiej Akademii Alergologii i Immunologi Klinicznej. Autor licznych publikacji, m.in. w czasopiśmie „Nature”, głównie z zakresu mechanizmów tolerancji antygenów i alergenów oraz immunoterapii swoistej. Jest pionierem badań nad zastosowaniem alergenów rekombinowanych w leczeniu chorób alergicznych.

    V.28 - to zalecenie CCITT (obecnie ITU-T), które specyfikuje charakterystyki elektryczne sygnałów dwukierunkowego interfejsu przesyłu danych pomiędzy dwoma urządzeniami: DTE (Data Terminal Equipment - urządzenie końcowe, terminal) i DCE (Data Communications Equipment - urządzenie transmisyjne, jak np. modem). Opis gniazda i rozłożenie sygnałów na końcówkach definiowane są w rekomendacji V.24. Standard ten znany jest także pod nazwą V.24/V.28 RS-232. Maszyna do pisania – urządzenie mechaniczne o napędzie ręcznym lub elektrycznym, posiadające klawisze, które naciskane powodują wydrukowanie metodą typograficzną określonych znaków na umieszczonym w maszynie podłożu drukowym (najczęściej papierze). Urządzenie może być również wspomagane modułem elektronicznym umożliwiającym zapamiętywanie wpisywanego tekstu.

    Dodano: 03.08.2009. 15:11  


    Najnowsze