Laborkultivierte Neuronen zeigen neue Anzeichen von Plastizität durch mikrofluidische Innovationen

BerlinFortschritte in der Forschung: Laborkultivierte Neuronen zeigen Neuronen wie im lebendigen Gehirn

Wissenschaftler der Tohoku-Universität haben Fortschritte dabei gemacht, das Verhalten von im Labor gezüchteten Neuronen besser zu verstehen. Neuronale Plastizität ist entscheidend für Lernen und Erinnerung, doch bisher zeigten diese künstlichen Neuronen Schwierigkeiten dabei, diese Fähigkeit zu demonstrieren. Normalerweise feuern sie unregelmäßig und synchron. Dank neuer mikrofluidischer Technologien wird dieses Problem nun allmählich angegangen.

Die Forscher der Tohoku-Universität entwickelten ein fortschrittliches Modell mithilfe von mikroskopisch kleinen Flusskontrollgeräten. Diese Geräte zeichnen sich durch mehrere neuartige Eigenschaften aus und sind daher von großer Bedeutung.

• Sie ermöglichen es Neuronen, strukturierte Netzwerke zu bilden, die dem Nervensystem von Tieren ähneln.
• Die Größe und Form der Mikrokanäle im Gerät können angepasst werden, um die Stärke der neuronalen Interaktion zu steuern.
• Sie unterstützen die Bildung vielfältiger neuronaler Gruppen und erlauben das Studium mehrerer interaktiver Netzwerke.

Die konstruierten Netzwerke zeigten komplexe Aktivitätsmuster und konnten sich bei wiederholter Stimulation verändern. Dies deutet darauf hin, dass sie die neuronale Plastizität nachahmen und somit ein besseres Modell dafür bieten, wie echte Gehirne lernen und sich anpassen.

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Die Erforschung der Funktionsweise des Gehirns ist eine anspruchsvolle Aufgabe aufgrund seiner Komplexität. Traditionelle Tiermodelle sind aufgrund ihrer komplexen Netzwerke schwer zu analysieren. Im Labor gezüchtete Neuronen lassen sich hingegen leichter untersuchen und liefern wertvolle Erkenntnisse über Lern- und Gedächtnisprozesse. Allerdings ist es eine Herausforderung, diese Neuronen dazu zu bringen, sich wie natürliche Neuronen zu verhalten. Der Einsatz kleiner Geräte, die die natürliche Interaktion von Neuronen nachahmen können, stellt eine vielversprechende Lösung dar.

Diese Ergebnisse könnten zu besseren intelligenten Systemen führen. Indem die Anpassungsfähigkeit dieser Neuronen genutzt wird, können Forscher verbesserte Modelle für Gehirnfunktionen wie das Gedächtnis entwickeln. Dies ist entscheidend für das Verständnis der Arbeitsweise des Gehirns und die Entwicklung von künstlichen Intelligenzsystemen, die auf biologischem Lernen basieren.

Die Untersuchung der Funktionsweise von im Labor gezüchteten Neuronen kann die Behandlung von Hirnerkrankungen revolutionieren, insbesondere solcher, die die Plastizität des Gehirns beeinträchtigen, wie Alzheimer oder andere degenerative Krankheiten. Wenn die Forschung voranschreitet, werden diese Modelle eine Schlüsselrolle dabei spielen, künstliche Systeme mit den Funktionen des menschlichen Gehirns zu verbinden und zu neuen Erkenntnissen und Fortschritten in beiden Bereichen zu führen.