Новая графеновая технология ускорила развитие органоидов мозга
Быстрое созревание органоидов мозга особенно важно для моделирования возрастных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера. Разработанная технология также позволяет управлять роботами в режиме реального времени.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Мозговые органоиды — трехмерные структуры, выращиваемые из стволовых клеток и воспроизводящие особенности человеческого мозга. Они имеют большое значение для исследования неврологических болезней. Но есть проблема: обычно эти структуры развиваются очень медленно. Ученые из Института стволовых клеток Санфорда при Калифорнийском университете справились с этой трудностью. Они разработали новый метод стимуляции и созревания органоидов с использованием графена — одноатомного слоя углерода, пишет EurekAlert.
Новая технология под названием GraMOS использует уникальные оптоэлектронные свойства графена для преобразования света в мягкие электрические сигналы. Они стимулируют нейроны к взаимодействию и коммуникации. Такой метод создает подходящие условия, обеспечивающие прогресс развития нейронных сетей без инвазивных вмешательств.
«Благодаря применению графена и света нам удалось стимулировать образование соединений между нейронами и ускорить их развитие без привлечения стандартных оптогенетических методик. Мы создали своего рода мягкое воздействие, направляющее нейроны к более быстрому росту, что особенно ценно при исследовании болезней, связанных с возрастом, в лабораторных условиях», — комментирует Елена Молоканова, генеральный директор и изобретатель технологии GraMOS в NeurANO Bioscience.
Органоиды мозга, интегрированные с графеном, приобретают чувствительность к внешним условиям. Они способны адаптивно перестраивать свою структуру нейронных цепей под воздействием света. Такая нейропластичность значительно превосходит возможности классических компьютерных микросхем и открывает огромные перспективы для улучшения систем искусственного интеллекта. Ожидается, что они помогут расширить способности ИИ справляться с нестандартными сложными задачами.
В экспериментальном проекте специалисты подключили органоиды мозга с графеновым интерфейсом к роботизированному комплексу, оборудованному сенсорами. При столкновении с препятствием робот передает сигнал, инициирующий стимуляцию органоида. Органоид, в свою очередь, вырабатывает нейронный отклик, ведущий к изменению направления движения робота, причем весь этот цикл занимает меньше 50 миллисекунд.
«Это только начало. Сочетание универсальности графена и биологии мозговых органоидов может переосмыслить возможности нейронауки — от понимания работы мозга до создания совершенно новых технологических парадигм», — заключают авторы исследования.
Ранее эксперты оценили перспективы работы бок о бок с человекоподобными роботами.
Поделиться
