Die elektrischen Signale des Gehirns können mit Lichtdrähten abgestimmt werden.

12-03-2018 14:27:52 Autor:   TROY OAKES Kategorien:   Forschung , Technologie

Winzige, Licht-betriebene Drähte aus Silikon liefern elektrische Signale. (Bild: https://pixabay.com/en/anatomy-biology-brain-thought-mind-1751201/ sowie: https://pixabay.com/en/service/terms/#usage ; https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/legalcode)

Das menschliche Gehirn ist größtenteils immer noch nicht enträtselt. Wie das Netzwerk der sich schnell bewegenden elektrischen Signale Impulse zu den Gedanken, zur Bewegung und Krankheit weiterleitet, bleibt wenig verstanden. Aber es ist elektrisch, also kann es gehackt werden - die Aufgabe ist, eine präzise, ​​einfache Möglichkeit zu finden, wie man die elektrische Signalübertragung zwischen den Neuronen manipulieren kann.

Eine neue Studie der Universität von Chicago zeigt, wie winzige, lichtbetriebene Drähte aus Silikon hergestellt werden können, um diese elektrischen Signale zu liefern. Die Studie, die am 19. Februar in Nature Nanotechnology erschienen ist, bietet einen neuen Weg, um Gehirnstörungen zu beleuchten - und vielleicht eines Tages zu behandeln.

Vor zehn Jahren gab es in der Welt der Wissenschaft Spekulationen über eine kürzlich entdeckte Technik namens Optogenetik, die die neurale Aktivität mit Licht manipulieren sollte. Das Problem ist, dass hier mit Genetik operiert wird; ein Gen wird in eine Zielzelle eingefügt, die dann auf Licht reagiert. Andere Wege zur Anpassung der Neuronen wurden seither vorgeschlagen, aber eine perfekte Alternative ist noch schwer zu fassen.

 

Der Stab oben rechts ist positioniert, um die elektrische Signalübertragung zwischen den Neuronen zu modifizieren. Das gesamte Bild ist kleiner als der Durchmesser eines einzelnen menschlichen Haares. (Mit freundlicher Genehmigung von Parameswaran, et al.)

 

Ein Team, geführt von Asst. Prof. Bozhi Tian, baute winzige Drähte, die zuvor für Solarzellen entwickelt wurden. Diese Nanodrähte sind so dünn, dass Hunderte von ihnen Seite an Seite auf dem Rand eines Papier Blattes sitzen könnten - und sie können auch in den gleichen Maßstab gebracht werden, wie die Teile der Zellen, mit denen sie kommunizieren.

Diese Nanodrähte kombinieren zwei Arten von Silikon, um einen kleinen elektrischen Strom zu erzeugen, wenn sie von Licht getroffen werden. Gold, das sich durch einen speziellen Prozess auf die Oberfläche des Drahtes ausbreitet, wirkt als Katalysator, um elektrochemische Reaktionen zu fördern.

"Wenn der Draht an seinem Platz ist und leuchtet, ist die Spannungsdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der Zelle leicht reduziert. Dies senkt die Barriere für das Neuron, ein elektrisches Signal an seine Nachbarzellen abzugeben ", sagte Tian.

 

Das Team testete mit Ratten-Neuronen, die in einem Labor gezüchtet wurden, und sah, dass sie tatsächlich Neuronen auslösen konnten, um diese elektrischen Signale abzufeuern.

„Das Schöne daran ist, dass Gold und Silikon biologisch verträgliche Materialien sind", sagte Doktorandin Ramya Parameswaran, die erste Autorin der Studie. "Nachdem sie in den Körper injiziert werden, würden sich die Strukturen dieser Größe innerhalb weniger Monate natürlich abbauen.“

"Es ist ein grundlegender, aber vielversprechender Ansatz", sagte Tian. Sie planen, das System bei Tieren zu testen, was sowohl den Forschern helfen könnte, die Funktionsweise dieser elektrischen Signale im Gehirn besser zu verstehen, als auch Vorschläge zur Behandlung von Problemen wie Parkinson oder psychiatrischen Erkrankungen zu machen.

[Bereitgestellt von der Universität von Chicago Medizin, wobei Inhalt und Länge der Materialien bearbeitet werden dürfen.]

 

Übersetzt von maria aus der Familie betke

http://www.visiontimes.com/2018/03/04/using-light-powered-wires-to-modulate-the-brains-electrical-signals.html