Chip praat met duizenden hersencellen tegelijk

Europese onderzoekers hebben een IC ontwikkeld dat met enkele duizenden rattenhersencellen apart kan communiceren. Tot nu lukte dit alleen met enkele losse cellen of met grote groepen neuronen als geheel. Wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Biochemie, de Universiteit van Padua en de Universiteit van Zürich ontwikkelden het siliciumcircuit.

Zenuwcellen houden een potentiaalverschil tussen de binnen- en buitenkant in stand door natrium- en kaliumionen door het celmembraan te pompen. Bij het doorgeven van een signaal openen speciale poriën in deze begrenzing zich gedurende korte tijd. Daardoor kunnen de ionen vrij bewegen en valt het potentiaalverschil gedeeltelijk weg. Deze depolarisatie stimuleert nabijgelegen poriën om zich te openen, waardoor het signaal zich door het neuron verspreidt. Een circuit kan deze elektrische eigenschappen opvangen en nabootsen. Daardoor kan het communiceren met de zenuwcellen.

Het nieuwe chipje meet één bij één millimeter en bevat 16384 transistoren. De onderzoekers gebruikten herseneiwitten om de zenuwcellen vast te lijmen aan het IC. Deze dienen tevens als geleider voor de elektrische signalen. Ook pasten de researchers de cellen genetisch aan zodat ze meer poriën in het celmembraan hebben. Via condensatoren op het silicium zijn de neuronen te stimuleren.