Длинные усики нервных клеток с готовностью прокладывают свой путь сквозь специально подготовленные крошечные трубы из полупроводникового материала, формируя, таким образом, сложные нервные сети с заранее заданной структурой. Способность целенаправленно управлять формированием таких сетей сулит достаточно большие перспективы в изучениях нервных заболеваний, проверки результатов воздействия экспериментальных препаратов. Но самым важным является то, что эти возможности существенно приближают исследователей к разработке новейших интерфейсов между нервными тканями и электроникой, с помощью которых весьма эффективно можно интегрировать высокотехнологичные протезы и другие встраиваемые устройства в человеческий организм. Не стоит так же и забывать о нейрокомпьютерах, все вычисления в которых будут производиться не электронными логическими элементами, а живыми нервными клетками.

"Наше открытие является довольно интересным и инновационным" - рассказывает Николас Котов (Nicholas Kotov), эксперт в области нанотехнологий и наноматериалов в Мичиганском университете. - "В настоящее время наблюдается все возрастающая потребность в новых, более совершенных, интерфейсах между электронными устройствами и нервными тканями".

Основой для этого электронно-нервного гибрида являются миниатюрные трубки, стенки которых изготовлены из слоев кремния и германия, материалов, которые могут принять электрические сигналы, передаваемые нервной клеткой. Трубки могут иметь различный диаметр, длину и форму, они достаточно широки для того, что бы сквозь них проходили нервные окончания, но слишком малы, что бы в них могла уместиться сама нервная клетка.



Создав на кремниевом основании разветвленную сеть из таких трубок, аспирант Минруи Ю (Minrui Yu) из университета Висконсина-Мадисона и его коллеги поместили нервные клетки, взятые у грызунов, в узловые точки будущей сети и обеспечили условия, благоприятствующие дальнейшему росту нервных клеток. После непродолжительного времени все клетки благополучно "проросли" сквозь проложенные пути, порой сложно спиралевидной формы, сформировав нейронную сеть заданной конфигурации.

В будущих исследованиях усилия ученых будут направлены на то, что бы внедрить в стены трубок полупроводниковые структуры, которые будут выступать в качестве приемников нервных импульсов и передатчиков сигналов, предназначенных для нервных клеток. "Это действительно уникальная и нетривиальная разработка" - рассказывает Рави Беллэмконда (Ravi Bellamkonda), нейроинженер из Технологического института штата Джорджия. - "Мы даже еще не полностью представляем себе всего ее значения для области нейробиологии".

Детальный отчет исследователей будет опубликован в ближайшем выпуске издания ACS Nano.