科學家們充分調動自身的腦神經細胞,想出絕妙的主意「哄騙」神經細胞生長。
9月25日的Science Advances雜誌上發布了一項最新研究成果——微型機器有望修復人類的神經損傷。
顯微鏡下的神經細胞(藍色和綠色)沿著微型機器人的溝槽生長,微型機器人受磁場控制
機器人可以作為細胞連接器,橋接截然不同的兩組細胞。實驗室條件下,研究人員利用這些微小貼片讓神經細胞網絡精準地生長,甚至可以為人類神經細胞修復找到新的方法。
韓國大邱慶尚北道科技研究所的工程師金恩喜、崔勝鉉及其同事首次打造了300微米長的矩形機器人。這些機器人有著細長的水平溝槽,溝槽寬度大概相當於神經細胞樹突的寬度。神經細胞樹突位於神經細胞頂部,用於與其它細胞交換信息。
研究人員發現,這些微型機器人可以成為大鼠神經細胞的生長沃土。隨著細胞的生長,他們的信息傳遞軸突和信息接收樹突整齊地沿著機器人成排的溝槽生長。
當滿載大約100個神經細胞後,機器人的目標就是在兩個不同的神經細胞群落(在玻片上生長的)之間安營紮寨,並將二者橋接。研究人員用旋轉磁場把胡亂翻騰的微型機器人送至它的目標位置,當機器人靠近目標時,再用穩定的磁場將其排列於兩束細胞之間。
在微型機器人上的神經細胞就會向神經束生長,而神經束中的細胞也會向機器人生長。這樣就建立了新的連接,讓神經信號沿著一束神經細胞傳遞到了另一束,研究人員利用電極記錄下了信息傳遞過程。
微型機器人攜帶神經細胞(中心橋)連接了兩束分開的神經細胞(綠色:細胞體;藍色:細胞核)
微型機器人攜帶神經細胞(中心橋)連接了兩束分開的神經細胞(綠色:細胞體;藍色:細胞核),讓不同的兩束細胞能夠傳遞信息。創建這些神經橋會幫助研究人員為複雜的大腦神經細胞網絡設計出更好的複製品;
利用微型機器人創建神經橋,可以幫助研究人員為複雜的大腦神經細胞網絡設計出更好的複製品;
類似的系統也可以用於研究神經細胞生長的新模式,最終可能用於治療人類神經損傷;
如此精確的構造對於計算機行業也可能有所幫助,比如說利用神經細胞設計建造生物計算機。
參考來源:Science News
圖片來源:DGIST-ETH微型機器人研究中心