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8-25 纳米线阵列可以探测神经元细胞上的信号

日期:2006-08-25  访问次数:3474


据physorg网站2006年8月24日报道,哈佛大学科学家成功的利用硅纤纳米导线对沿着哺乳动物神经元细胞轴突及树突传递的神经信号进行探测、刺激和阻碍,打开了纳米科技和神经系统学联系的新篇章。

哈佛大学化学家查尔斯M•李博和他的同事在本周的《科学》杂志中报道了纳米导线与神经元细胞的亲密关系。

“我们记下了纳米电子设备和哺乳动物神经元单体的第一次人工突触,并且首次将固态设备(纳米晶体管)与交错互连、在大脑中传递信息的神经元末梢连接在一起,” 哈佛大学科学艺术学院应用科学与工程系的化学教授李博与小马克•海曼说。“这些局部微型设备能够探测、刺激甚至阻碍神经元信号的传播,其空间分辨率是现行技术所无法比拟的。”

大脑内部活动的微电生理学测量法对理解神经元单体及神经网络中的信号传输有着非常重要的意义,然而现行的技术还相对落后:刺入细胞内部的电极微吸管会对细胞造成伤害,并且微观装配的电极束过于庞大,无法在单个轴突及树突级别进行探测,而神经末梢才是电信号传播及神经元内部互连的关键。

相比之下,李博和他的同事们研发的微小纳米晶体管通过与神经末梢的轻微接触产生混合突触,对细胞不产生任何伤害,而且比现在测量大脑活动的电子设备缩小了上千倍。

李博小组先前已经向人们展示了纳米导线的高精度探测性,并能作为分子记号器标示人体内癌症及病毒的存在。他们的最新研究利用了超微纳米硅导线与神经细胞轴突及树突在尺寸上相近的优点:纳米导线,就像神经分支,只有几十个纳米宽,用它所做的细丝足以与神经末梢相比拟,从而截取神经信号。

由于纳米导线是如此细小――它们与神经元的接触长度不超过二千万分之一米――李博和他的同事于是可操作这种导线在单个树突的多达50个部位进行导电率测定。

目前的工作仅仅是进行哺乳动物神经元单体的信号测量;研究者们正在研究从更大的神经细胞网中监视信号传播。李博也表示最终设备能够成为测量或探测信号的神经介质,这种化工产品能够跳跃神经突触将电脉冲信号从一个神经细胞传递到另一个。

“这项研究对科技的发展有着革命性的影响,”李博说。“它为神经系统学在神经网络信号传播方面的研究和实际操作提供了一条崭新有力的途径,是其它技术水平所无法相比的;它为大脑与外围神经网络复杂的联系形式建立了一个新的模型;它代表了一种新的、灵活有力的途径为毒品检测及其它领域中细胞的实时试验提供帮助;同时它也使混合电路中纳米数字电子及生物运算部件性能的成倍增长成为可能。”



摘自:中国科技信息网