パーキンソン病とアルツハイマー病-脳の人工交換部品

「バイオハイブリッドは、生物学と人工システムの融合について説明しています。これはさまざまな分野で使用されています。私たちの場合、バイオハイブリッドとはニューロンと人工ニューロンが出会うことを意味します。人工ニューロンは、生物学的ニューロンと機能が似ている特殊な電子デバイスです」とフランチェスカサントロは説明します。彼女は生物医学および電気技師であり、バイオハイブリッドシナプスを研究しています。

彼女の動機：未来を見据えて。「30年以内に、私は60代に近づく高齢化人口の一部になるでしょう」と彼女は言います。「この高齢化により、生物学的変性に起因するすべての病気が非常に存在するようになります。」

より多くのアルツハイマー病とパーキンソン病の患者

生物学的変性：これは、組織の退行と破壊を指します。そのような変化が神経細胞に影響を与える場合、それは神経変性と呼ばれます。神経変性疾患には、例えば、パーキンソン病、アルツハイマー病、および様々な認知症疾患が含まれる。

推定によると、これらの病気は2050年までにドイツで増加します：200万人未満の患者から300万人以上に。

Francesca Santoroは、電気技師の観点から癒しのアプローチを開発したいと考えています。「私は医者でも神経科学者でもありません」と彼女は言います。そのため、彼女はチームと一緒に、脳に接続できる電子デバイスとプラットフォームを開発しようとしています。

「一方で、これは私たちに脳の機能への洞察を与えるだけでなく、神経変性プロセスをどのように止めることができるかについての指標を与えるかもしれません。」

ニューロンの劣化を防ぐ

ニューロンは、電気インパルスを使用して相互に通信します。そして、フランチェスカ・サントロと彼女のチームが人工ニューロンを使って作成しようとしているのは、まさにこのコミュニケーションです。研究者は、これが薬をテストするときに非常に役立つ可能性があることを強調しています。

「その場合、必要な試験動物や患者の実際の細胞ははるかに少なくなります。しかし、将来的には、もちろん、このテクノロジーを神経変性疾患を治療するクリニックで使用できるようにすることを目標としています。」

研究者たちはすでに、実際のニューロンを新しく開発された電子デバイスの1つに接続することに成功しています。大成功。ただし、電子デバイスは従来の金属で構成されており、非常に剛性が高く、非常に平坦です。

「私たちの脳細胞は平らでも硬直でもありません。それらは非常に柔らかく、立体的で、非常に動的であり、あらゆる方向に多くの膨らみがあります。そのため、現在、これらの障害も克服できる新しい電子機器を開発しようとしています。」

人工ニューロンと実際のニューロンは通信します

最終的には、2つの中心的な特性を持ついわゆる「マイクロデバイス」を作成する必要があります。一方では、電子機器はニューロンのように見えるはずです。「2番目のポイント：この電子機器も神経細胞のように考え、行動する必要があります。」

実際、Francesca Santoroと彼女のチームは、剛性のある平らな金属に取って代わることができるコンポーネント、つまり導電性ポリマー、つまりプラスチックを見つけました。これらは脳の形に適応できるだけでなく、電気インパルスを伝達することもできます。

このようにして、彼らは情報を天然ニューロンから人工ニューロンに転送することに成功しました。最初のバイオハイブリッドシナプスであり、将来、バイオハイブリッドニューロンネットワークで失われた、または損傷した脳機能を回復できるようにするための基礎となる可能性があります。または多分また：完全に新しい脳機能を作成するには？

脳を操作しますか？

「たとえば、これらのデバイスの電子動作モードは、生物学的システムを刺激するために使用できる範囲でのみ使用します」とSantoro氏は言います。それが限界です。

「それは本当です。その線は細く、少し怖いです。しかし、私たちの技術は純粋に医療目的を目的としています。」

だから、バイオハイブリッドシナプスが、人工の遠隔操作された脳を持つサイボーグでいっぱいの将来の次のステップになるかもしれないことを心配しないでください。 FranscescaSantoroは笑います。「私たちはみんなサイボーグです」と彼女は言います。

「私たちは皆、スマートフォンやスマートウォッチを持っています。心拍数と呼吸はすでに監視されています。そして、なぜ私たちはこれをしているのですか？生活の質を向上させたいからです。「マイクロデバイス」は私たちの生活の一部です。そしてある意味で、彼らは私たちの生活を改善するためにそれらを使用するので、私たちを良いサイボーグにします。機能を最適化するためではなく、それらを保持するためです。私たちが元気になるように。」