德國(guó)Infineon技術(shù)公司和馬克斯普朗克生化研究所（MPI）成功地把一種新研制的生物傳感器芯片和活神經(jīng)細(xì)胞連接起來(lái),讀取神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的電信號(hào)。這個(gè)在最近在舊金山召開的國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議上發(fā)布并命名為Neuro-Chip的芯片有望使神經(jīng)生物和神經(jīng)化學(xué)研究人員獲得對(duì)人體神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)組織和有機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生物功能的新認(rèn)識(shí)。
此外,該芯片還可以實(shí)現(xiàn)用活神經(jīng)細(xì)胞試驗(yàn)制藥化合物,將有助于開發(fā)新藥。Infineon負(fù)責(zé)半導(dǎo)體技術(shù),MPI負(fù)責(zé)神經(jīng)細(xì)胞和芯片的連接。第一批試驗(yàn)測(cè)量了蝸牛腦神經(jīng)細(xì)胞發(fā)出的電信號(hào)。
Neuro-Chip把128×128個(gè)傳感器集成為一個(gè)僅有1m2的陣列。傳感器下面有復(fù)雜的電路,用來(lái)放大和處理神經(jīng)細(xì)胞的微弱電信號(hào)（最大5mV）。一個(gè)個(gè)神經(jīng)細(xì)胞被放在傳感器陣列上面的營(yíng)養(yǎng)液里,保持神經(jīng)細(xì)胞活性同時(shí)允許重建神經(jīng)組織。
Neuro-Chip的傳感器密度比目前常用的神經(jīng)細(xì)胞研究方法提高了大約300倍。芯片上的每個(gè)傳感器間距8μm,確保每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞（大小通常介于10～50μm）至少接觸到一個(gè)傳感器。
在規(guī)定時(shí)間內(nèi),該芯片同時(shí)檢測(cè)幾個(gè)神經(jīng)細(xì)胞并記錄神經(jīng)組織內(nèi)的電活動(dòng)的操作順序。Neuro-Chip可以為16 384個(gè)傳感器中的每一個(gè)傳感器記錄2000多個(gè)單值。
然后數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)化成彩色圖像供目視分析。科學(xué)家可以用這些數(shù)據(jù)觀察神經(jīng)組織如何對(duì)電刺激或某些化學(xué)物質(zhì)作出反應(yīng)。
這塊5mm×6mm的CMOS芯片包含放大和處理神經(jīng)細(xì)胞信號(hào)的電路和把數(shù)據(jù)從芯片輸出的電路。這個(gè)方法可以讓研究人員在保持神經(jīng)細(xì)胞活著的幾星期時(shí)間內(nèi)研究神經(jīng)系統(tǒng)和大腦如何學(xué)習(xí)、加工和存儲(chǔ)知識(shí)。
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