Гарвардские ученые нанесли на карту 70 000 нейронных связей, используя инновационный чип
Ученые Гарвардского университета разработали уникальный кремниевый чип, который может одновременно записывать синаптические сигналы тысяч нейронов. С помощью этого устройства исследователи смогли составить карту и каталог более 70 000 синаптических соединений примерно от 2000 нейронов крыс. Открытия открывают новые возможности для изучения функций мозга и могут привести ученых привести к созданию подробной карты синаптических отношений.
По мнению экспертов, более высокие функции мозга основаны на том, как нейроны соединяются друг с другом. Точки контакта между нейронами называются синапсами, и ученые стремятся создавать карты синаптических соединений, которые показывают не только какие нейроны связаны друг с другом, но и насколько сильным является любое соединение. Электронная микроскопия, хотя и успешно используется для создания визуальных карт синаптических соединений, не предоставляет информацию о силе соединений и, следовательно, конечной функции нейронной сети.
Команда исследователей во главе с Донхи Хэмом, профессором Гарвардской школы инженерных и прикладных наук «Джон А. Палес», создал Массив 4 096 электродов на кремниевом чипе.
Это устройство обеспечивает массовую параллельную внутриклеточную запись нейронов крыс, выращиваемых на чипе. Из данных ученые получают информацию о более чем 70 000 синаптических соединений из примерно 2000 нейронов.
Новая разработка основывается на предыдущих достижениях команды 2020 года в 4096 вертикальных нано-сплаш-электродах, выходящих из кремниевого чипа. В этом устройстве нейрон может быть обернут вокруг иглы, позволяя внутриклеточной записи, параллелизированной из -за большого количества электродов. В этом случае, однако, можно было получить информацию только о 300 синаптических соединениях.
Новый дизайн значительно превосходит предыдущую версию. В среднем, более 3600 электродов с микро -формами в общей сложности 4096 — т.е. 90% — были связаны внутриклеточно с нейронами. Количество зарегистрированных синаптических связей увеличилось до 70 000, что в 233 раза больше, чем в предыдущем массиве электродов Nanoiglies. Качество записанных данных также улучшается, что позволяет команде классифицировать любое синаптическое соединение на основе его характеристик и силы.
Это достижение открывает новые перспективы для изучения функционирования мозга и может добиться значительного прогресса в понимании нейронных сетей и их функций. Команда продолжает работать над новым дизайном, который планируется применяться к живым мозгам, который может значительно расширить знания о том, как работает этот орган.
Большое достижение, которое может привести к серьезным изменениям в медицине и искусственном интеллекте.
