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美国科学家制造三维模型模拟大脑功能

编辑:电竞下注平台极竞技 来源:电竞下注平台极竞技 创发布时间:2020-11-16阅读21001次
  

【电竞下注】一个在实验室里制作的甜甜圈,由外面的丝和胶原凝胶制成,果冻应该在那里,可以模仿大脑组织的基本功能。科学家发现,实验室里制作的甜甜圈状东西可以模仿大脑组织的基本功能。这个圆圈的环形部分是用蚕丝材料做的,圆圈里面堆着胶原蛋白凝胶。

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生物工程学家在盘子里产生了一种基本的灰质和白质,以及在甜甜圈中心相互发出信号的老鼠神经元。当科学家们在材料上减轻重量以模拟创伤时,三维大脑模型中的神经元发出类似于注射动物大脑中的化学和电信号。生物工程师在培养皿中制作相当于完整灰质和白质的材料,其中使用了大鼠神经元,这些神经元可以通过圆圈中间的物质相互交换信号。

当科学家在这个圆圈上投掷重物来模拟外伤时,这个三维大脑模型中的神经元会释放出化学信号和电信号,类似于受伤动物大脑释放出的信号。专家说,这是科学家第一次能够在实验室中如此接近地模仿大脑功能。

如果研究人员可以用人类神经元复制它,并增强它以反映其他神经功能,它可以用于研究疾病、创伤和医学治疗如何影响大脑——而无需在人体上进行临床试验的费用和道德挑战。专家回应说,这是科学家第一次能够在实验室中如此详细地模拟大脑功能。如果研究人员可以用人类神经元修复这种模型电竞下注,并将其提高到不足以反映其他神经系统功能的水平,那么这种模型可以用于研究疾病、后遗症和化疗如何影响大脑,从而防止人类临床试验的高成本和伦理问题。

“就与大脑的机械相似性而言,这是一个很好的模仿,”詹姆斯希克曼说,他是中佛罗里达大学的纳米科学技术教授,没有参与这项研究。他们已经能够重复最高水平的神经元功能。

这是我见过的最好的型号。“从与大脑的机械相似性来看,这是一个非常好的模仿,”詹姆斯希克曼说。他是中佛罗里达中央大学的纳米科学和技术教授,没有参与这项研究。

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“他们需要创造最低水平的神经元功能。这是我见过的最差的型号。”这项研究由塔夫茨大学生物工程系主任大卫卡普兰领导,周一发表在《PNAS》杂志上,是生物医学工程用于制作心脏、肺和肝脏等器官现实模型的最新例子。

这项研究是由塔夫茨大学生物工程系主任大卫卡普兰进行的,并于周一发表在《美国科学院院刊》 (PNAS)上。这是通过生物医学工程产生诸如心脏、肺和肝脏的器官——的建模模型的最近例子。对人脑发育的研究大多依赖于动物或死后拍摄的脑切片;两者都有用,但都有局限性。对人脑发育的研究大多依赖于动物实验或人死后提供的脑切片;两者都很简单,但都没有局限性。

资助卡普兰博士研究的国家生物医学成像和生物工程研究所组织工程和生物材料项目主任罗斯玛丽亨齐克说,大脑模型大多是二维的或用三维凝胶制成的。国家生物医学成像和生物工程研究所组织工程和生物材料项目主任罗斯玛丽亨齐克说,以前的大多数大脑模型都是二维的或由三维凝胶制成的。

该研究所资助了卡普兰的工作。 亨齐克博士说,这些系统都没有复制大脑的灰质或白质,也没有复制神经元如何交流。她说,即使你让细胞生活在那里,它们也没什么用。

hunziker还回应说,过去的系统没有复制大脑的灰质或白质,也没有计算出神经元是如何传递信号的。“即使你能让细胞在模型中存活,它们基本上什么也做不了。”卡普兰博士的团队发现,涂有正电荷聚合物的海绵状丝材料可以培养大鼠神经元,这是灰质的替代品。

丝本身并不鼓励神经元产生轴突,即向其他神经元传递电脉冲的分支。卡普兰的研究小组发现,涂有正电荷聚合物的海绵状丝材料可以培养大鼠神经元来代替灰质。丝材料本身不能使神经元产生轴突,即把电脉冲传递到其他神经元的显眼部位。

研究人员将丝绸材料制成甜甜圈,并在中间添加胶原凝胶。轴突从环中穿过凝胶(白色mat Ter替代品)生长,并向环中的神经元发送信号。

这些研究人员把丝绸做成圆形,并在中间加入胶原凝胶。轴突从圆的一侧变宽,通过替换白质凝胶向圆另一侧的神经元发送信号。他们让这些神经元相互交流,亨兹克博士说。

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以前没人真正展示过。hunziker说,他们让“这些神经元相互交流。

以前真的没有人这么做过。”通过添加营养物质和生长因子,科学家们将大脑样组织在培养箱中存活了两个月,在这一点上他们经历了。科学家通过添加营养物质和生长因子,将这种类似大脑的组织放入培养箱中,让其存活两个月,然后开始对其进行实验。

加入神经毒素基本上杀死了神经元,就像在真正的大脑中一样。为了模拟创伤性脑部注射,他们从不同的高度放下重物。

添加一种神经毒素基本上不会杀死神经元,就像在真正的大脑中一样。为了模拟脑外伤,他们让重物从不同高度丢弃在模型上。卡普兰博士说,盘子里的大脑不会啪啪作响,而是像厨房海绵一样起作用,它会向下压缩,然后部分弹回。

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卡普兰说,这个培养皿中的大脑“并没有四处飞溅”,它的反应看起来更像“厨房里的海绵,借此机会向上传递,然后将部分声波聚集在一起。”他说,对谷氨酸(一种在损伤中激增的神经递质)的测量表明,损伤越严重,谷氨酸的峰值越高。

他说,脑损伤不会导致神经递质谷氨酸的急剧增加,但模型中谷氨酸的测量表明,“损伤越重,急剧增加的峰值越高。”哥伦比亚大学生物医学工程教授戈达娜武尼亚克-诺瓦科维奇(Gordana Vunjak-Novakovic)曾与卡普兰博士合作过其他研究,她将该模型描述为一种乐高方法,一种可以扩展并变得更加复杂的模块化结构。哥伦比亚大学生物医学工程教授戈达娜武尼亚克-诺瓦科维奇(Gordana Vunjak-Novakovic)曾与卡普兰合作进行其他研究。

她把这个模型的构建称为类似于“乐高的方法”,是一种“模块化结构”,可以扩展成更简单的形式。她说,这是第一个原则证明,像这样的事情可以在体外实现。“这是第一次在体外构建这样的东西。

“希克曼博士说,未来的实验需要研究大脑中的其他细胞和区域。他说,他们已经建立了一个架构,这样将来一些聪明的人就可以做这件事。卡普兰博士说,他的团队正在努力将这种类似大脑的组织维持六个月——并利用干细胞产生的人类神经元。

他计划增加一个大脑血管系统的模型,这样研究人员就可以研究药物穿过血脑屏障时会发生什么。希克曼回应说,未来必须有实验来研究大脑的其他细胞和区域。

他说,“他们已经创建了一个框架,将来没有聪明人会用它来做他们的工作。卡普兰说,他的研究小组希望让这种类似大脑的组织存活六个月,并使用从干细胞分解而来的人类神经元。

他想建立一个脑血管系统的模型,这样研究人员就可以仔细观察药物通过血脑屏障时会发生什么。他说,最终,他希望生物工程模型可以用于研究从药物到疾病、手术效果到电极植入的一切事物。我是说,这单子没完没了。

他的最终目标是使生物工程模型能够用于“所有的研究,从药物到疾病,到手术效果,然后到植入电极,”他说。我是说,有无数的研究要做。-电竞下注。

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