Halbleiterchip mit einfachem biologischen neuronalen Netz
| Autor: | Zeck, Günther |
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| Přispěvatelé: | Fromherz, Peter (Prof. Dr.), Stutzmann, Martin (Prof. Dr.) |
| Jazyk: | němčina |
| Rok vydání: | 2007 |
| Předmět: |
Physik
ddc:530 neuron Lymnaea stagnalis neuronal cell culture electrical synapse semiconductor chip silicon polyimide field effect transistor capacitive stimulation noninvasive interfacing neuroelectronics Neuron neuronale Zellkultur elektrische Synapse Halbleiter Silizium Chip Polyimid Feldeffekttransistor kapazitive Stimulation nichtinvasive Kopplung Neuroelektronik |
| Popis: | In der vorliegenden Arbeit wird die nichtinvasive Kopplung von synaptisch verbundenen Neuronen mit einem Halbleiterchip charakterisiert. Dazu wurden Neurone der Schnecke Lymnaea stagnalis in Polymerkäfigen auf der Chipoberfläche immobilisiert. Unter Kulturbedingungen vernetzten die Neurone über elektrische Synapsen. Mit einem kapazitiven Stimulator konnte in einer adhärierten Zelle neuronale Aktivität, Aktionspotenziale, ausgelöst werden. Die Aktionspotenziale depolarisierten über die Synapse ein zweites Neuron, dessen Aktivität im darunterliegenden Transistor detektiert wurde. Der vollständige Signalweg vom Halbleiter über ein minimales neuronales Netzwerk zurück zum Halbleiter stellt die Grundlage neuroelektronischer Systeme dar. The present work describes the noninvasive coupling of synaptically connected neurons and a semiconductor chip. Nerve cells from the snail Lymnaea stagnalis were immobilized on the chip surface by microscopic picket fences of polyimide. The cells formed a network with electrical synapses after outgrowth in conditioned medium. Pairs of neurons were electronically interfaced for noninvasive stimulation and recording. Voltage pulses were applied to a capacitive stimulator on the chip to excite the attached neuron. Signals were transmitted in the neuronal net and elicited an action potential in a second neuron.The postsynaptic excitation modulated the current of a transistor on the chip. The implementation of the silicon-neuron-neuron-silicon circuit constitutes a proof-of-principle experiment for the development of neuroelectronic systems. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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