「晶元大腦」將顛覆腦研究的傳統實驗方法

>>>>「晶元大腦」（「Brain-on-a-Chip」）技術

勞倫斯利福摩爾國家實驗室（Lawrence Livermore NationalLaboratory；LLNL）的研究人員設計出「晶元大腦」（「Brain-on-a-Chip」）技術，用於大腦的生化藥物試驗，這項研究發表在了2017年11月的《PLOS one》雜誌上，可能有朝一日傳統的動物實驗將被淘汰。

該技術之所以被稱為是「晶元大腦」，主要是將納米導線粘附在半導體晶片上，並將神經元接種在晶元上，並藉助納米導線建立成神經環路，用於模擬神經元在腦中的連接。一旦建立了這種大腦環路，不僅可以研究神經元的連通性，而且還可以用於疾病和創傷對於腦環路的影響。

>>>>發展過程及優勢應用

2017年11月，哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院的學者首次設計了這種「晶元大腦」。這個晶元可以根據神經元的位置與相互的連接來識別神經元之間的差異。之後，澳大利亞國家大學（Australian National University）的研究人員改進了納米導管的技術，做出第一個可運行的神經元環路。

最新有關晶元大腦的研究是來自LLNL(LawrenceLivermore National Laboratory)實驗室的有關生化製劑對於腦的長期影響的研究。這個研究主要關注的是一些化學製劑對於大腦神經元的影響。LLNL設計的這款晶元與傳統方法相比，不但可以根據實驗的需要同時接種不同腦區的神經元，而且同時可接種多種類的神經元。這個技術可運用在同時觀察多種神經元之間的交流-「動作電位」，尤其是大腦在接收到某種刺激後，比如化學製劑，觀察多種神經元動作電位不同模式是怎樣切換的。

LLNL國家實驗室研究工程師Dave Soscia在顯微鏡下檢查「大腦晶元」設備。圖片來源：Randy Wong / LLNL

iCHIP首席研究員伊麗莎白·惠勒（Elizabeth Wheeler）表示：「我們知道高濃度的化學製劑是有害的，但是長期暴露在低濃度化學製劑下的戰士們會受到什麼影響尚不清楚。假如用這種技術可以了解低濃度製劑的長期影響，我們就可以研究相應的保護方法。」

雖然這項技術離完全構建一個體外大腦的要求還相差很多，但是已經提供了一個可能性，並且相關研究在增加這些設備的複雜性朝著正確的方向邁出了重要一步。

翻譯來源：https://futurism.com/brain-chip-devices-changing-how-study-brain/

參考文獻：doi: 10.1371/journal.pone.0188146. eCollection2017.

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