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Freitag, 10.02.2012

Dossier

Überblick

Das Wichtigste in Kürze

Computer und Gehirne arbeiten zwar jeweils elektrisch, nutzen aber unterschiedliche Ladungsträger: Elektronen die einen, Ionen die anderen. Mithilfe von Nervenzellen der Schlammschnecke Lymnaea stagnalis und eines speziellen Chips ist jetzt dennoch eine Verbindungbeider gelungen.

Im Gegensatz zur üblichen Reizung mit Elektroden, bei der man die Zelle ansticht und Strom von der Elektrode in die Zelle fließt, koppelten die Max-Planck-Forscher um Peter Fromherz Chip und Neuron über elektrische Felder. Dafür allerdings müssen sisch Zelle und Chip extrem nahe kommen.

Während eine „nackte“ Lipidmembran mit einem Abstand von etwa einem Nanometer direkt auf dem Siliziumdioxid sitzt, trennt die neuronale Zellmembran und der Mikrochip ein bis zu 100 Nanometer dicker Elektrolytfilm. Zu viel für die Felder.

Fromherz und sein Team haben den Abstand inzwischen immerhin auf 50 Nanometer gedrückt und gleich ein neues Messverfahren dafür entwickelt: Mittels der so genannten Fluoreszenz-Interferenz- Kontrast-Mikroskopie (FLIC), Fluoreszenzfarbstoff und mikroskopischen Oxidterrassen mit einer Stufenhöhe von etwa 20 Nanometern.

Da die Forscher den Abstand nicht verringern konnten, blieb ihnen nur, Chips und Zellen zu verbessern. Sie prozessierten 100-Millimeter-Reinstsiliziumscheiben zu speziellen, ein Quadratzentimeter großen Chips und bauten bauten Kaliumkanäle in die Zellmembranen der Neuronen ein.

Die Signalübertragung vom Chip zum Neuron gelang: Ein im Mikrochip ausgelöster Spannungspuls öffnete die spannungsgeschalteten Ionenkanäle in der Zellmembran und löste einen Strom (Aktionspotenzial) aus.

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Stand 09.04.2004

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