TOKIO / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Wissenschaftler der Tohoku University haben einen bedeutenden Fortschritt in der Hirnforschung erzielt, indem sie Neuronen im Labor gezüchtet haben, die sich wie echte neuronale Netzwerke verhalten.
In einem bemerkenswerten Fortschritt für die Neurowissenschaften haben Forscher der Tohoku University Neuronen im Labor gezüchtet, die sich ähnlich wie echte neuronale Netzwerke verhalten. Diese Entwicklung könnte die Art und Weise, wie wir Lernen und Gedächtnis verstehen, grundlegend verändern. Durch den Einsatz von Mikrofluidik-Geräten konnten die Wissenschaftler Neuronen dazu bringen, komplexe und funktionale Netzwerke zu bilden, die denen in lebenden Nervensystemen ähneln.
Ein zentrales Merkmal dieser Netzwerke ist ihre Fähigkeit zur Neuroplastizität. Dies bedeutet, dass sie sich bei wiederholter Stimulation umstrukturieren können, was den Lernprozessen im menschlichen Gehirn ähnelt. Diese Entdeckung bietet Forschern ein mächtiges neues Werkzeug, um Gehirnfunktionen unter kontrollierten Laborbedingungen zu untersuchen.
Traditionell haben in-vitro gezüchtete Neuronen zufällige und bedeutungslose Netzwerke gebildet, die nicht die Lernprozesse eines echten Gehirns widerspiegeln. Die Forscher der Tohoku University haben jedoch Mikrofluidik-Geräte entwickelt, die es ermöglichen, die Größe und Form der Mikrokanäle zu verändern, die die Neuronen verbinden. Dadurch konnten sie die Stärke der neuronalen Interaktionen steuern.
Die Ergebnisse zeigen, dass Netzwerke mit kleineren Mikrokanälen eine größere Vielfalt an neuronalen Ensembles aufrechterhalten können. Während traditionell gezüchtete Neuronen nur ein einziges Ensemble zeigten, konnten die mit kleineren Mikrokanälen gezüchteten Neuronen bis zu sechs Ensembles bilden. Diese Vielfalt ist entscheidend für die Simulation von Lern- und Gedächtnisprozessen.
Die Fähigkeit, neuronale Ensembles durch wiederholte Stimulation zu modulieren, eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung fortschrittlicher Modelle, die spezifische Gehirnfunktionen nachahmen können. Diese Technologie könnte in Zukunft genutzt werden, um das Verständnis von Gedächtnisbildung und Gehirnfunktion weiter zu vertiefen.
Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Advanced Materials Technologies veröffentlicht und bieten einen vielversprechenden Ausblick auf die zukünftige Anwendung von Mikrofluidik-Technologien in der Neurowissenschaft. Die Möglichkeit, neuronale Netzwerke in einem gut definierten physikochemischen Umfeld zu rekonstruieren, stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Erforschung neuronaler Ensembles dar.
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