Een team van onderzoekers van de Nanjing University of Posts and Telecommunications en de Chinese Academy of Sciences in China en de Nanyang Technological University en het Agency for Science Technology and Research in Singapore heeft een kunstmatig neuron ontwikkeld dat kan communiceren met behulp van de neurotransmitter dopamine. Ze publiceerden hun creatie en het verwachte gebruik ervan in het tijdschrift Nature Electronics .

Zoals de onderzoekers opmerken, zijn de meeste machine-herseninterfaces afhankelijk van elektrische signalen als communicatiemedium, en die signalen zijn over het algemeen eenrichtingsverkeer. Door de hersenen gegenereerde elektrische signalen worden gelezen en geïnterpreteerd; signalen worden niet naar de hersenen gestuurd. In deze nieuwe poging hebben de onderzoekers een stap gezet in de richting van het maken van een brein-machine-interface die in beide richtingen kan communiceren, en het is niet gebaseerd op elektrische signalen. In plaats daarvan wordt het chemisch gemedieerd.

Het werk omvatte het bouwen van een kunstmatig neuron dat zowel de aanwezigheid van dopamine kon detecteren als dopamine als reactiemechanisme kon produceren. Het neuron is gemaakt van grafeen (een enkele laag koolstofatomen) en een koolstof nanobuis-elektrode (een enkele laag koolstofatomen opgerold tot een buis). Vervolgens voegden ze een sensor toe die de aanwezigheid van dopamine kan detecteren en een apparaat dat een memristor wordt genoemd en dat dopamine kan afgeven met behulp van een door warmte geactiveerde hydrogel, bevestigd aan een ander deel van hun kunstmatige neuron.

De onderzoekers testten het vermogen van hun kunstmatige neuron om te communiceren door het in een petrischaaltje te plaatsen met enkele hersencellen die waren verzameld van een rat. Ze ontdekten dat het in staat was om dopamine te voelen en erop te reageren dat door de hersencellen van de rat werd aangemaakt en verzonden en ook om een ​​deel van zijn eigen dopamine te produceren, wat vervolgens een reactie produceerde in de hersencellen van de rat. Ze ontdekten ook dat ze een klein muisspiermonster konden activeren door dopamine naar een heupzenuw te sturen, die werd gebruikt om een ​​robothand te bewegen.

De onderzoekers merken op dat de memristor kan worden geprogrammeerd om verschillende hoeveelheden dopamine te genereren en te verzenden, afhankelijk van de toepassing, net zoals hersencellen dat doen. Ze erkennen dat hun opstelling behoorlijk omvangrijk is, wat het gebruik ervan als een hersen-machine-interface zou beperken, maar merk op dat het in zijn huidige vorm bruikbaar zou kunnen zijn in een prothetisch apparaat. + Verder verkennen

Muizenonderzoek toont aan dat dopamine vrijkomt in de hersenen als reactie op hydratatie

© 2022 Science X Network