據悉, 勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的研究人員已經開發出 '晶片大腦' 技術的新用途: 測試生物和化學製劑隨著時間的推移對大腦的影響.
其研究成果於2017年11月在PLoS One期刊上發表. 這項研究是一個致力於開發 '晶片大腦' 技術的研究機構的重要工作, 研究人員希望通過這項研究, 在未來某一天不再對動物進行神經類疾病的相關實驗.
所謂 '晶片大腦' 技術在本質上說是研究人員將半導體晶圓用納米導線打造的網路. 當腦細胞被引入晶片後, 他們可以使用納米線作為支架來構建功能性神經元迴路, 類比大腦中神經元的相互連接. 一旦構建類比的腦迴路, 研究人員不僅可以觀察到神經連通性, 還可以研究疾病和創傷對其造成的影響.
據悉, 勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的研究人員已經開發出 '晶片大腦' 技術的新用途: 測試生物和化學製劑隨著時間的推移對大腦的影響.
2017年1月, 哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院(SEAS)的研究人員率先在研究中使用了這種 '晶片大腦' 設備. 這種晶片設備能夠使研究人員根據大腦中神經元位置的不同以及不同神經元之間的連接方式來識別神經元之間的差異性, 特別是對精神分裂症等疾病在神經學基礎層面進行研究分析.
澳大利亞國立大學的研究人員後來改進了納米導線的架構, 開發出有史以來第一個能夠運行的神經元電路. 而來自勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的最新應用研究則發現, 該技術可用於研究生物和化學製劑對大腦的長期影響.
目前研究小組主要關注軍事人員可能會經受的化學暴露. 由於創傷後應激障礙的普遍性, 軍事人員已經成為神經學研究最感興趣的患者人群.
大腦對化學製劑的反應
在他們的研究中, 研究人員專註於使用他們的 '晶片大腦' 來研究腦細胞是如何受到大量化學製劑的影響, 以及這些製劑是如何隨著時間的推移而改變大腦的研究. 希望通過更深入地了解現有機制, 可以開發出相應的解毒劑, 對患者進行治療或預防, 並在現實中保護軍事人員等群體.
勞倫斯利弗莫爾國家實驗室團隊所使用的 '晶片大腦' 設備定製了特定的插入件, 使得它們能夠對大腦的不同區域進行建模, 根據需要以研究相應區域的互連性. 這也讓研究人員可以將多個不同類型的神經元細胞都放置在比以往任何時候都小得多的區域, 從而在 '宏觀世界到微觀世界' 之間實現輕鬆轉換.
通過這種設備, 研究團隊能夠監控腦細胞在交流時所發生的爆發(稱為 '動作電位模式' ), 並讓他們了解這種相互聯繫隨著時間的推移如何發生變化, 特別是當大腦暴露於如化學試劑等情況下會如何反應.