Katalin, Liza, Katinka2020. november 25., szerda
Tudomány

Repülőt vezet a tenyésztett agy

2004.11.23.Admin
National Geographic Magyarország

Ezzel a korántsem szerény túlzással élnek a floridai egyetem biomérnökei. A kutatók elektromosan stimuláltak tenyésztett idegsejteket, amelyek megfelelő elektromos választ adtak, sőt, hálózatuk tanult is saját „tapasztalataiból”.

A kutatócsoport 18 napos patkányembriók agyából kinyert ideg-, és gliasejteket tenyésztett laboratóriumi körülmények között, speciális elektródákkal ellátott tenyésztőaljzaton. Az embriókból nyert sejtek az aljzaton megtapadva kapcsolatba léptek a 60 darab, 200 mikrométeres távolságba elhelyezett aktív elektródával.

A mérés alapja az volt, hogy a sejtek elektromos aktivitása feszültségváltozást okoz a 25 kHz-n működő mikroelektródák rendszerében. A jel némi erősítését és szűrését követően a feszültség egy Linux-alapú feldolgozórendszerbe fut be, ahol a sejtek analóg jelét, már digitális információ formájában dolgozzák fel.

Cybersejt

Az aljzatra tapadt idegsejtek a kiültetéstől számított néhány napon belül a sejtek által termelt helyi vonzóanyagok hatására kapcsolatokat alakítanak ki egymással, több nap elteltével pedig létrejön egy komplex hálózat, amely ugyan nem hasonlít az agyi struktúrák összetettségéhez és három dimenziós térszerkezetéhez, azonban mégis jó megközelítésül szolgál az elemi hálózati jelenségek megfigyeléséhez.

A hatvan elektróda 25 kHz-n mintegy 3 MB információt szolgáltat másodpercenként. A hatvan, egyenként másfél milliméter széles elektróda lehetővé teszi az idegi hálózaton belüli információcsere detektálását, így rögzíthetővé és lefordíthatóvá válik az idegsejtek közötti párbeszéd.

Adok-kapok

Az elektródák a kutatások során ezenfelül nemcsak outputként, hanem inputként is szolgáltak. Segítségükkel a huszonötezer sejtből álló hálózatot hatvan helyen ingerelték megfelelő elektromos impulzusokkal.

Az agyból kiszakított sejtek ugyanis elvesztik minden bemenő jelüket, így spontán aktivitásuk mérhető egyedül a rendszerben. A sejtek a környezeti hatásokra anyagcsere-változással reagálnák, így létrejön az ingerület. Az ingerület az ideg-, és izomsejtekben egy megfelelő küszöbértéket elérő inger esetében tovaterjedő sejtmembránpotenciál-változással, más néven akciós potenciál kialakulásával jár.

Az idegi hálózatokban terjedő indukált-, vagy spontán információ mérése azáltal jön létre, hogy a megfelelően érzékeny elektródák ezt a potenciálingadozást regisztrálják. Az elektródákban az idegi aktivációra jelentkező feszültség-különbség már könnyen analizálható és korrelál a hálózat aktuális aktivitási dinamikájával.

Sejtszintű sejtések

A kutatók egy F-22-es vadászgép szimulációs programját használták fel az ideghálózat stimulálására. A repülési feltételekről elektromos impulzusokkal tájékoztatott idegsejthálózat lépésenként megtanulta a program elemi szintű kezelését.

Kezdetben a sejtek nem tudtak mit kezdeni az információval, rendezetlen válaszjeleket produkáltak. Egy kis „gyakorlás” elteltével azonban a gyakori és adott ampiltudójú ingerek rendezett választ váltottak ki a hálózatból. A válaszjeleket felfogva és konvertálva, a szimulált repülőmozgás megváltozott, ami szintén ingerként hatott vissza az ideghálózatra. Ezáltal létrejött egy elemi szabályozó kör, a visszacsatoló rendszer. A sejtek aktivitása tehát megváltoztatta a repülő mozgását, ami visszajelezve rögzítette az input és az output közötti ok-okozati összefüggést.

Az élő számítógépek koncepció nem új keletű elképzelés. A hibrid technológia, azaz az élő információtároló és feldolgozó rendszer kombinálása a „hagyományos” hardverekkel és szoftverekkel alternatív megoldást jelenthet az informatikában és az orvostudományban, biológiában egyaránt felmerülő problémák garmadájára.

Ez az új típusú számítástechnikai alkalmazás lehetővé teheti a mostani komputereknél jóval flexibilisebb gépek létrehozását. Megválaszolhatóvá válnak olyan, egyelőre nyitott kérdések, amelyekkel a mai gépek nem tudnak mit kezdeni. Az idegi struktúrák információtároló, elosztó, és feldolgozó metódusainak megismerésével hasonló, szilícium-alapú gépek is tervezhetők lesznek a jövőben.

Hozzászólások

A magyar kutatók élen járnak a kutyák viselkedésének kutatásában

A magyar kutatók élen járnak a kutyák viselkedésének kutatásában

A kutatók egyre többet foglalkoznak a kutyák viselkedésével, és a világ vezető, e témával foglalkozó, kutatócsoportja Magyarországon dolgozik.

Kína is elérte a Mariana-árok mélyét

Kína is elérte a Mariana-árok mélyét

A világóceán legmélyebb pontja, a Challenger Deep újabb, ezúttal kínai látogatókat kapott.

Először hoztak létre gyémántot hő nélkül

Először hoztak létre gyémántot hő nélkül

A természetben a gyémánt hosszú idő alatt, elképesztő nyomáson és hőmérsékleten, esetleg hirtelen, becsapódások hatására alakul ki, napjainkban azonban már az emberek is képesek létrehozni az anyagot.

Becsapódás nélkül nem haltak volna ki a dinoszauruszok

Becsapódás nélkül nem haltak volna ki a dinoszauruszok

Egy frissen elvégzett átfogó adatelemzés és modellezés alapján a kisbolygó becsapódása nélkül a dinoszauruszok tovább uralkodhattak volna a Földön.

Véget ér egy korszak: szétszerelik az Arecibo Obszervatóriumot

Véget ér egy korszak: szétszerelik az Arecibo Obszervatóriumot

A Puerto Rico területén álló rádiócsillagászati obszervatóriumhoz számtalan felfedezés kötődik, azonban olyan mértékben károsodott, hogy már nincs értelme tovább foltozni.

National Geographic 2020. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket