Живі клітини для суперкомп’ютерів

Наука і техніка

Про нерозривному зв’язку фундаментальної і прикладної наук сьогодні говорять як представники самих наукових шкіл, так і керівники держави. Іншими словами, дослідження навіть в рамках глибоких наукових пошуків повинні розвивати не тільки теоретичну базу, але й давати практичний результат, самий явний з яких — отриманий патент. Патент цього тижня якраз приклад практично застосовною перспективної технології на стику біології, нейрофізіології та мікроелектроніки, отриманої за результатами наукових пошуків.

Редакція ПМ

При безпосередній участі Федеральної служби з інтелектуальної власності («Роспатенту») ми вирішили ввести на сайті рубрику «Патент тижня». Щотижня в Росії патентуються десятки цікавих винаходів і вдосконалень — чому б не розповідати про них в числі перших.

Патент: 2637391

Автори: Олексій Пимашкин, Арсеній Гладков, Яна Пігарєва, Володимир Колпаков, Антон Букатин, Євген Малишев, Ірина Мухіна, Віктор Казанцев

Патентовласник: Національний дослідний Нижегородський державний університет ім. Н.І. Лобачевського

Вивчення реакцій організму на зовнішні подразники — основа клінічних випробувань. Для заяв про ефективність нового ліки або його випуску, дієвості методів або способів лікування необхідно провести тестування препаратів на живих клітинах, реакції яких управляються нейронами. У свою чергу, реакція нейронів — це не спонтанна відповідь, а взаємодія, засноване на певних, засвоєних з плином життя алгоритмах. Саме так працюють нейрони в нашому організмі, який розвивається протягом багатьох років. У штучно вирощених клітин — самого безпечного матеріалу для випробувань — цього часу просто немає.

Читайте также:
Археологи заявили про виявлення могили Аристотеля

Як показали експерименти російських вчених, на допомогу тут можуть прийти спрямовані процеси навчання біологічної нейронної мережі. Іншими словами, технологія прискореного придбання клітинами «життєвого досвіду».

Для навчання клітин «екстерном» використовується микроэлектродная матриця. Матриця поєднана з двокамерним микрожидкостным чіпом з микроканалами для вирощування і культивування двох пов’язаних аксонами — довгими циліндричними відростками — популяцій дисоційованих нейрональних клітин. Різні ділянки вирощених клітин піддаються стимуляції високочастотними електричними імпульсами на основі особливого алгоритму — правила залежить від часу імпульсу синаптичної пластичності, за яким імпульс направляється по аксонах у микроканалах від популяції-джерела в популяцію-приймач. З його допомогою стимулюють ділянки нейронної мережі, а потім проводять оцінку ефективності навчання біологічної нейронної мережі за кількома показниками. Фактично, така мережа — людський організм у мініатюрі, який навчений необхідним «природним» реакцій з допомогою штучного впливу.

Такий підхід дозволяє направлено змінювати функціональні зв’язки у культурі дисоційованих клітин — «навчати» їх — і фіксувати викликаний, наприклад, ліками, ефект на основі їх функціональної активності. З допомогою подібних електрофізіологічних маніпуляцій з живою тканиною можна навчати нейронні мережі in vitro, в пробірці, поза організму, а в перспективі створювати незалежні нейрон-комп’ютерні пристрої, здатні до навчання, які можна, наприклад, використовувати в сучасному протезуванні.

Читайте также:
«Розумна» одяг, який простежить за господарем краще, ніж персональний тренер

Подробиці винаходи — в опублікованому патенті.

Источник

Оцініть статтю
Популярний портал | Proexpress.com.ua | все найцікавіше в Україні

Thanks!

Our editors are notified.