Harvard Üniversitesi’nin bilim adamları, aynı anda binlerce nörondan sinaptik sinyalleri kaydedebilen benzersiz bir silikon çip geliştirdiler. Bu cihazı kullanarak araştırmacılar, yaklaşık 2.000 sıçan nöronundan 70.000’den fazla sinaptik bileşik harita ve katalog yapmayı başardılar. Çalışmanın sonuçları beyni incelemek için yeni fırsatlar açıyor ve bilim insanlarını ayrıntılı bir sinaptik bağlantıların haritasının yaratılmasına yaklaştırabilir.
Uzmanlara göre beynin en yüksek fonksiyonları, nöronları kendi aralarında birleştirme yöntemlerine dayanmaktadır. Nöronlar arasındaki temas noktaları sinaps olarak adlandırılır ve bilim adamları sadece nöronların birbiriyle bağlantılı olduğunu değil, aynı zamanda her bir bağlantının ne kadar güçlü olduğunu gösteren sinaptik bileşiklerin kartları oluşturmaya çalışırlar. Elektron mikroskopisi, sinaptik bileşiklerin görsel kartları oluşturmak için başarıyla kullanılmasına rağmen, güç gücü ve dolayısıyla sinir ağının son işlevi hakkında bilgi vermez.
John A. Paulson’un adını taşıyan Harvard Mühendisliği ve Uygulamalı Bilimler Profesörü Donha Ham liderliğindeki araştırmacılar ekibi, Silikon Çipinde 4.096 elektrot oluşturdu. Bu cihaz, çip üzerinde yetiştirilen sıçanın nöronlarının büyük bir paralel hücre içi kaydını gerçekleştirmeyi mümkün kıldı. Alınan verilerden, bilim adamları yaklaşık 2.000 nörondan 70.000’den fazla sinaptik bileşik hakkında bilgi çıkardılar.
Yeni gelişme, silikon çipten çıkıntı yapan 4.096 dikey nanoigolik elektrottan oluşan bir dizi olan 2020 ekibinin önceki başarısına dayanıyor. Bu cihazda, nöron, çok sayıda elektrot sayesinde çözülen hücre içi bir kayıt yapmasına izin veren iğnenin etrafında dönebilir. Bununla birlikte, sadece yaklaşık 300 sinaptik bileşik bilgi çıkarmak mümkün olmuştur.
Yeni tasarım önceki sürümü önemli ölçüde aştı. Ortalama olarak, toplam 4 096’dan 3,600’den fazla mikro elektrot, bu%90, nöronlarla hücre içi ilişkilidir. Kayıtlı sinaptik bileşiklerin sayısı 70.000’e yükseldi, bu da önceki nanoigolik elektrot dizisinin kullanıldığından 233 kat daha fazla. Kayıt kalitesi, ekibin her sinaptik bileşiği özelliklerine ve gücüne göre sınıflandırmasına izin vererek de iyileşti.
Bu başarı, beyni incelemek için yeni beklentiler açar ve sinir ağlarının ve işlevlerinin anlaşılmasında önemli ilerlemelere yol açabilir. Ekip, canlı beyinde uygulanması planlanan yeni bir tasarım üzerinde çalışmaya devam ediyor, bu da bu organın çalışmalarının bilgisini önemli ölçüde genişletebilir.
