Британские ученые вместе с коллегами из других стран изобрели принципиально новый подход к лечению болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний. Они разработали искусственные нейроны на кремниевых чипах, которые функционируют так же, как настоящие, сообщает Nature Communications.
Для работы им требуется всего одна миллиардная мощности микропроцессора (140 нановатт). Поэтому их можно свободно использовать в медицинских имплантатах и других портативных устройствах.
Но разработки далеко не сразу увенчались успехом – из-за сложной биологии человеческого тела и труднопрогнозируемых нейронных реакций. Авторы нового исследования смоделировали и вывели уравнения, объясняющие, как нейроны отзываются на электрические стимулы от других нервов. Это была самая сложная часть работы, так как механизм нейронной связи работает нелинейно. Иными словами, мощный сигнал не всегда вызывает такой же мощный ответ.
Когда задача была выполнена, ученые разработали кремниевые чипы, точно имитирующие биологические ионные каналы, и воспроизвели полную динамику нейронов гиппокампа и дыхательной системы у лабораторных крыс.
«До сих пор нейроны были похожи на черные ящики, но нам удалось открыть черный ящик и заглянуть внутрь», – отметил ведущий автор профессор Ален Ногаре из Университета Бата.
Ученые отметили, что их разработка универсальна, поскольку может выполнять различные функции целого ряда сложных нейронов млекопитающих. На ее основе, к примеру, можно создать «умные» кардиостимуляторы, которые восстановят естественную связь между сердечной мышцей и головным мозгом. Кроме того, она будет полезна для пациентов с болезнью Альцгеймера, травмами спинного мозга и другими заболеваниями.
Ранее специалисты пришли к выводу, что гибель нейронов при деменции может являться защитной реакцией головного мозга. Избавление от «непригодных» клеток помогает этому органу дольше сохранять свои функции и сопротивляться возрастным изменениям.
Читайте также:
Подробнее в сюжете: Медицина и психология
