Исследователи ETH разработали новое поколение микросхем на основе микроэлектродов для измерения нервных импульсов, что позволяет изучать, как тысячи нервных клеток взаимодействуют друг с другом.
Более 15 лет профессор ETH Андреас Хирлеманн и его группа разрабатывают микросхемы с микроэлектродной матрицей, которые можно использовать для точного возбуждения нервных клеток в клеточных культурах и для измерения электрической активности клеток. Эти разработки позволяют выращивать нервные клетки в чашках для культивирования клеток и использовать чипы, расположенные на дне чашки, для детального изучения каждой отдельной клетки в связанной нервной ткани. Альтернативные методы проведения таких измерений имеют некоторые явные ограничения. Они либо занимают очень много времени - поскольку контакт с каждой клеткой должен быть установлен индивидуально, - либо они требуют использования флуоресцентных красителей, которые влияют на поведение клеток и, следовательно, на результат экспериментов.
Теперь исследователи из группы Хирлеманна из Департамента биосистемных наук и инженерии ETH Zurich в Базеле вместе с Урсом Фреем и его коллегами из MaxWell Biosystems, дочерней компании ETH, разработали новое поколение микросхем на основе микроэлектродов. Эти чипы позволяют детально регистрировать значительно большее количество электродов, чем предыдущие системы, что открывает новые возможности.
Требуется более сильный сигнал
Как и предыдущие поколения чипов , новые чипы содержат около 20 000 микроэлектродов на площади 2 x 4 миллиметра. Чтобы эти электроды улавливали относительно слабые нервные импульсы , сигналы необходимо усиливать. Примеры слабых сигналов, которые ученые хотят обнаружить, включают сигналы нервных клеток, полученные из плюрипотентных стволовых клеток человека (iPS-клетки). В настоящее время они используются во многих моделях болезней клеточных культур. Еще одна причина для значительного усиления сигналов заключается в том, что исследователи хотят отслеживать нервные импульсы в аксонах (тонкие, очень тонкие волокнистые отростки нервной клетки).
