Die erste Hybridschaltung aus einem Halbleiterchip und Neuronen eines lebenden Tieres wurde von Wissenschaftlern um Peter Fromherz vom Max Planck Institut für Biochemie in München realisiert und charakterisiert. Damit ist ein weiterer Schritt in der Entwicklung, Gehirne und Computer zu verbinden vollzogen worden. Die Details des Experimentes sind am 28-ten August in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht. Die Realisierung des Silizium-Neuron-Neuron-Silizium Schaltkreises stellt einen prinzipiellen Beweis für die Entwicklung von neuroelektronischen Systemen dar.
Dies ist die erste unmittelbare funktionelle Schnittstelle eines lebenden neuronalen Netzes mit einem elektronischen Halbleiter-Chip, sagte Fromherz in einem Interview gegenüber Reuters Health. Nervenzellen der Schnecke Lymnaea stagnalis wurden auf einen Siliziumchip gebracht und durch mikroskopisch kleine Zäune aus Kunststoff eingegrenzt. Die Zellen wuchsen aus und bildeten dabei ein Netz mit elektrischen Synapsen. Die Wissenschaftler regten das neuronale Netz direkt an, ein Neuron wurde elektrisch gereizt, der Reiz wurde über den Silikonchip weitergeleitet und löste an einem zweiten Neuron der Verbindung Aktivität aus. Fromherz wies damit nach, dass sich ein elektrisches Signal durch den Neuron-Silizium-Schaltkreis fortpflanzt.
Dieses Experiment sei jedoch nur “eine Studie in den Grundlagen der neuroelektronischen Technik”, so Fromherz. Die Durchführung des Schaltkreises ist ein Experiment über die prinzipielle Möglichkeit neuroelektronischer Systeme. Es gelang den Wissenschaftlern die Messungen am Chip durchzuführen, ohne die Zellen zu beschädigen. Dies bedeute, laut Fromherz, dass nun Langzeitstudien an neuronalen Schaltkreisen möglich sein werden.
Die Halbleiter-Chips könnten eines Tages als Neuro-Interfaces, also für eine medizinische Anwendung bei Ausfällen im peripheren oder zentralen Nervensystem, eingesetzt werden. Sie könnten Wissenschaftlern helfen, neue Medikamente zu entwickeln und möglicherweise auch als Prothesen im Auge, Ohr oder anderen Teilen des Körpers Verwendung finden. Weiter denken die Wissenschaftler auch an Neuro-Computer, also Computer, die sich die besonderen Eigenschaften von Nervenzellen zu Nutze machen.
Nicole Waschke
