"Neuro-Chip" liest Nervensignale
Infineon-Forschern ist es in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut gelungen, die elektrischen Signale von Nervenzellen [Neuronen] in bisher unerreichter Genauigkeit aufzunehmen und zu verarbeiten.
Der "Neuro-Chip" verstärkt die Signale und gibt sie zur Auswertung an ein Computersystem weiter.
Wissenschaftler versprechen sich von dieser Innovation vor allem neue Erkenntnisse über den "Neuronen-Dschungel" im menschlichen Gehirn. Mehr als 100 Milliarden Nervenzellen stehen dort in ständigem Informationsaustausch.
Aufschlüsse über deren Funktionsweise und Zusammenwirken könnten ein erster Schritt zur Enträtselung heute unheilbarer Krankheiten des Gehirns sein.
Der Chip wurde auf der "International Solid-State Circuits Conference" [ISSCC] in San Fransisco präsentiert.
ISSCC16.384 Sensoren
Das Auslesen der Nervenzellen auf dem Chip funktioniert über Sensoren. Diese verstärken und verarbeiten die extrem schwachen elektrischen Signale der aufgebrachten Neuronen [maximal fünf Millivolt].
Jede Nervenzelle liegt dabei auf mindestens einem Sensor. Möglich wird das, weil der Abstand der Sensoren zueinander mit acht tausendstel Millimetern kleiner ist als der Durchmesser eines Neurons [zehn bis 50 tausendstel Millimeter].
Insgesamt befinden sich 16.384 Sensoren auf einem Quadratmillimeter Chipfläche, von denen jeder mindestens 2.000 Werte pro Sekunde aufzeichnen kann.
Erste erfolgreiche Messungen mit dem Neuro-Chip wurden am Max-Planck-Institut in Martinsried bei München an Hirnzellen von Schnecken durchgeführt.
Max-Planck-InstitutCyborgs
Mit Hilfe dieser Daten können Neurobiologen analysieren, wie ganze Zellverbände oder einzelne Zellen über einen festgelegten Zeitraum auf elektrische Stimulation oder bestimmte Substanzen reagieren.
Um beispielsweise die Wechselwirkungen zwischen Zellen verschiedener Hirnareale zu untersuchen, können einzelne Nervenzellen aufgebracht werden und auf der Sensorfläche miteinander zu neuronalen Netzen verwachsen.
Das Zellgewebe bleibt unverletzt und kann so über mehrere Wochen am Leben gehalten werden.
Der jetzt vorgestellte Sensorchip ist Teil eines Gesamtprojekts im Bereich Biotechnologie bei Infineon.