В попытке создать гибрид нервной ткани и электроники учёные из США провели любопытный эксперимент. Биоинженеры помогли нейронам выстроить упорядоченную сеть с микроскопическими полупроводниковыми трубками.

Нейроны коры головного мозга (выделены фиолетовым цветом)
охотно пропускают аксоны в трубки, собранные на подложке

Исследователи из университета Висконсина в Мэдисоне собрали на подложке в упорядоченную структуру трубочки из кремния и германия. (Диаметр трубок был таким, что внутрь могли пройти аксоны, но не вся клетка нервной ткани.) Затем на перекрестия трубочек были высеяны нейроны мышей.

Рис. 1. Материал стенок похож на оболочку нервных волокон и может изолировать аксоны
(здесь выделены оранжевым цветом) от внешней среды (фото Minrui Yu).

Оказалось, что даже без добавления каких-либо специальных веществ клетки тянулись к искусственным коридорам, повторяя их топографию. Иногда аксоны, изучая окружающее пространство, устремлялись даже по «тоннелям» в виде спиралей. В результате учёные получили сеть перекрещивающихся линий из нейронов.

Правда, пока не ясно, обеспечивает ли физический контакт клеток передачу между ними информации. К трубочкам подведены электроды, с их помощью учёные надеются в будущем поймать «разговоры» нейронов между собой. Эти данные помогут узнать, насколько точно взаимодействие клеток на подложке повторяет их поведение в теле живого существа.

Рис. 2. Через стенки трубок проходит свет, а значит, в будущих опытах можно работать
с генетически изменёнными аксонами, реагирующими на освещение (иллюстрация Minrui Yu).

Как бы то ни было, но главный вывод нынешней работы таков — в теории биоинженеры могут построить любую структуру из живых нервных клеток, даже с очень точной геометрией.

В своей публикации в журнале ACS Nano американцы предполагают, что если исследование получит развитие, появится возможность изучать работу нервной ткани, проверять действие на нейроны различных условий и препаратов, сравнивать работу правильных и «поломанных» клеток, влиять на работу нервной ткани.

Если же удастся создать полноценный интерфейс между клетками и электроникой, медики получат возможность напрямую связывать, к примеру, нервную систему человека с протезами, а также создавать невероятные человеко-машинные интерфейсы. Пока же учёные экспериментируют на бестолковых роботах.