网站运营写营销,桂平百度seo,软件外包平台找哪家好,网站做成小程序来源#xff1a;MEMS在科学实验中#xff0c;研究人员往往首先以小白鼠为实验对象。虽然是科研需要#xff0c;但有人谴责这是对生命的亵渎。此外#xff0c;动物测试成本高且耗时#xff0c;同时无法精确体现人类的反应。那么有没有其他替代品呢#xff1f;来自劳伦斯利… 来源MEMS在科学实验中研究人员往往首先以小白鼠为实验对象。虽然是科研需要但有人谴责这是对生命的亵渎。此外动物测试成本高且耗时同时无法精确体现人类的反应。那么有没有其他替代品呢来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室LLNL的多学科科学家团队开发了一款三维芯片大脑brain-on-a-chip它能够捕获体外培养活体脑细胞的神经活动并提出了一种建模交互神经元群体及其网络结构的方式。LLNL 实验室工程师与生物学家团队成员由左往右依次是 David Soscia、Nick Fischer 和 Doris Lam在一篇发表在《Lab on a Chip》期刊的论文中LLNL 实验室研究人员表示他们创建的 3D 微电极阵列3DMEA平台能够维持数十万人类神经元存活并使它们在 3D gel 中连接和沟通。此外使用他们开发的薄膜式微电极阵列可以在长达 45 天内无创记录放电和脉冲。该研究技术复杂度很高不过参与的研究人员认为这可以为消除影响大脑功能的毒素或神经系统疾病如癫痫提供高效的新方案。该研究项目首席研究员 Nick Fischer 表示“我们的计划是汇集工程、生物学和计算知识开发出一种更能代表人脑生理机能和功能的模型。而这项研究推动该领域向着这个终极目标前进。”LLNL 实验室致力于在芯片设备上复制人体系统而该研究正是其系列工作的一小部分。其目标是随着相关技术的不断发展研发的芯片设备更适用于人类甚至取代动物测试。Fischer 表示这项 3D 芯片大脑研究的最终目的是开发出一个提供人类相关数据的实验平台通过简化、易复现、中肯的模型系统更好地理解不同类型的药物和治疗方案对人脑功能的影响。制作和建模芯片大脑神经元被认为是大脑中神经系统向其他细胞传递信息的基本工作单元。神经元交流时会产生微小的电信号微电极可以收集这些电信号。Fischer 和他的团队在 2016 年展开了这项研究工作在此过程中进行了多次硬件迭代。他们设计和完善了带有多电极阵列的芯片大脑设备。LLNL 实验室的芯片大脑示意图Fischer 解释说“该阵列是一种培养孔中不同电极的方向脑细胞在其上生长。随着神经网络的成熟这些电极就可以收集神经元的放电信号。”Fischer 表示这实质上正是神经元相互作用并传递电脉冲时发生的现象。该芯片由一种基板构成基板上有一个穿过多个电极的孔电极走线通向连接器这些连接器接入的仪器可以记录从脑细胞中获取的电信号。该仪器与计算机连接因此最终可以得到每个电极的小数据窗口从中可以观察到电压的升高。Fischer 补充道随着时间的推移科学家将二维芯片升级为三维设备这也使该研究更接近人脑的真实复杂情况。Fischer 表示三维芯片能够呈现出非常震撼的图像。随着芯片大脑的发展LLNL 实验室机器学习组 Jose Cadena 和其他研究者建立了一个时间随机块模型。该模型可用于可视化和跟踪神经元网络在芯片上的变化。该研究想要开发出一种机制来研究芯片上的神经元和结构在其存在过程中的变化。Cadena 表示之前也有很多关于理解大脑快照的研究即将大脑数据作为静态照片。而这项研究的特别之处在于其模型是时间模型可以研究大脑网络随时间的变化情况。原始建模实验表明以较小的尺寸比例表示人脑活动是可行的。尽管该模型是为二维芯片大脑数据开发的但 Cadena 证实该过程也适用于三维设备。未来应用与实现前提大脑活动芯片和相关模型开发获得了众多计算科学家、工程师和生物学家的支持。Fischer 解释称“为了促进这种 3D 芯片大脑的发展我们需要设计一种能够从三个维度实际监测神经元功能的芯片但项目伊始我们并不具备相应技术所以必须从内部开发。为此我们需要掌握大量的相关工程知识。”同时还需要生物科学家团队的助力以了解细胞的功能以及它们如何在设备上实现生长、培育和维护。此外计算机专家也需要开发能够理解 Fischer 所说的正在生成的大量数据的算法。此外他还指出这些算法有助于理解这类网络的时间效应。Fischer 称“开发这些复杂系统的关键在于拥有广泛的专业知识。”接下来该模型旨在使用该模型研究对大脑功能产生负面影响的化学或生物制剂并有兴趣制定出相应的研究方案。该模型可以为预测相关治疗效果助力。此外Fischer 称他们正在努力研究阿片类药物在该领域的影响并希望开发出更多关于大脑疾病和损伤的模型。该团队正在寻求外部资金支持以使用 3D 芯片大脑来筛选治疗方法并创建更多用于创伤性脑损伤等疾病和障碍的神经元模型。最后Fischer 表示“这些项目将永远不会结束。我的意思是当你确认了一件事情时你回答了1个问题但会有其他 10 个问题跳出来。现在我们想要探索的领域太多了。但我认为想要发展的关键就是这个得到计算模型补充的模型实验系统。我认为我们已经做到了这一点。”论文链接https://doi.org/10.1039/C9LC01148J未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
