EXC 1003 FF-2017-10 - Biohybrid neurosynaptic chips interfaced with nanostructured, integrated optics

Grunddaten zu diesem Projekt

Beschreibung

Nervenzellen im Gehirn sind durch eine Vielzahl von Verbindungen miteinander verknüpft. über diese Verbindungen, Synapsen genannt, übertragen sie Signale von Zelle zu Zelle und kommunizieren so miteinander. Bei der übertragung an Synapsen schüttet die sendende, elektrisch erregte Nervenzelle dazu Botenstoffe aus, die wiederum andere, empfangende Zellen elektrisch erregen. Diese Botenstoffe sind in kleinen Bläschen im Zellfortsatz, dem Axon, der sendenden Nervenzelle gespeichert und werden freigesetzt, indem die Bläschen mit der Zellmembran verschmelzen. In diesem Projekt wollen Biophysiker und Nanophysiker gemeinsam ein neues Modell entwickeln, mit dem sie die Variabilität von Synapsen der sendenden Nervenzellen untersuchen können. Hierzu ist bisher wenig bekannt. Die Wissenschaftler interessiert: ändern die Synapsen ihre Struktur und Aktivität, kurz nachdem sie aktiv waren? Können Nervenzellen ihre einzelnen Synapsen an einem Fortsatz unterschiedlich stark aktivieren, je nachdem welche Aktivität eine empfangende Nervenzelle verlangt? Um diese Fragen langfristig beantworten zu können, entwickeln die Wissenschaftler in ihrem Projekt einen Chip. Auf ihm platzieren sie Nervenzellen sowie an bestimmten Punkten Proteine, welche die Bildung von Synapsen auslösen. So sollen künstliche Verbindungen, also Synapsen, zwischen Nervenzellen und Chipstrukturen wachsen und die Kommunikation zwischen Nervenzellen und Chip ermöglichen. Dabei stimulieren Lichtwellenleiter auf dem Chip die Zellen, empfangen Lichtsignale von den künstlichen Synapsen und geben diese an andere Zellen und Synapsen weiter.