Рейинг@Mail.ru

Живые клетки для суперкомпьютеров

О неразрывной связи фундаментальной и прикладной наук сегодня говорят как представители самих научных школ, так и руководители государства. Другими словами, исследования даже в рамках глубоких научных поисков, должны развивать не только теоретическую базу, но и давать практический результат, самый явный из которых — полученный патент. Патент этой недели как раз пример практически применимой перспективной технологии на стыке биологии, нейрофизиологии и микроэлектроники, полученной по результатам научных поисков.

Патент: 2637391  

Авторы: Алексей Пимашкин, Арсений Гладков, Яна Пигарева, Владимир Колпаков, Антон Букатин, Евгений Малышев, Ирина Мухина, Виктор Казанцев

Патентообладатели: Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Изучение реакций нашего организма на внешние раздражители — основа клинических испытаний. Для заявлений об эффективности нового лекарства или его выпуска, действенности методов или способов лечения необходимо провести тестирование препаратов на живых клетках, реакции которых управляются нейронами. В свою очередь, реакция нейронов — это не спонтанный ответ, а взаимодействие, основанное на определенных, усвоенных с течением жизни алгоритмах. Именно так работают нейроны в нашем организме, который развивается в течение многих лет.  У искусственно выращенных клеток — самого безопасного материала для испытаний — этого времени попросту нет.

Как показали эксперименты российских ученых, на помощь здесь могут прийти направленные процессы обучения нейронной биологической сети. Иными словами, технология ускоренного приобретения клетками «жизненного опыта».

Для обучения клеток «экстерном» используется микроэлектродная матрица. Матрица совмещена с двухкамерным микрожидкостным чипом с микроканалами для выращивания и культивирования двух связанных аксонами — длинными цилиндрическими отростками — популяций диссоциированных нейрональных клеток. Разные участки выращенных клеток подвергаются стимуляции высокочастотными электрическими импульсами на основе особого алгоритма — правила зависящей от времени импульса синаптической пластичности, по которому импульс направляется по аксонам в микроканалах от популяции-источника в популяцию-приемник. С его помощью стимулируют участки нейронной сети, а затем проводят оценку эффективности обучения биологической нейронной сети по нескольким показателям. Фактически, такая сеть — человеческий организм в миниатюре, который научен необходимым «естественным» реакциям с помощью искусственного воздействия.

Такой подход позволяет направленно изменять функциональные связи в культуре диссоциированных клеток — «обучать» их — и фиксировать вызванный, например, лекарством, эффект на основе их функциональной активности. С помощью подобных электрофизиологических манипуляций с живой тканью  можно обучать нейронные сети in vitro, в пробирке, вне организма, а в перспективе создавать независимые нейрон-компьютерные устройства, способные к обучению, которые можно, например, использовать в современном протезировании.

Подробности изобретения — в опубликованном патенте.

Напечатать

Поделиться:

следующая новость
Телеканал Совета Федерации «ВМЕСТЕ.РФ»: России нужна Стратегия по развитию интеллектуальной собственности
к списку новостей

Дата последнего обновления страницы:

Все обновления

Размер шрифта

Интервал между буквами (кернинг):

Рейтинг@Mail.ru