Organische Zelle mit Chip verknüpft

3. September 2001, 12:58
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Die Reizübertragung funktioniert - der Neuro-Computer rückt näher

München - Ausgerechnet eine Schnecke hat die Spitzenforschung in der Biochemie entscheidend beschleunigt. Zum ersten Mal in der Welt konnten Forscher des Max-Planck-Instituts (MPI) für Biochemie in Martinsried bei München Zellen der "Lymnaea stagnalis", der Schlammschnecke, mit einem Siliciumchip vernetzen.

Das Ding ...

Die Wissenschafter ließen auf einem Halbleiterchip ein winziges Netz aus neuronalen Schneckenzellen entstehen. In ihrem anschließenden Experiment gab eine Zelle einen elektrischen Reiz an eine zweite Zelle weiter. Diese Aktivität des neuronalen Netzes konnte auf dem Chip als elektrischer Strom registriert werden - ein Kreislauf zwischen Chip und Neuron war entstanden. Schon vor zehn Jahren war es dem Biochemiker Professor Peter Fromherz an der Universität in Ulm gelungen, eine einzelne Zelle eines Blutegels mit einem Chip zu verbinden.

Nicht einmal so groß wie der Nagel eines kleinen Fingers ist das kleine silberne Plättchen, das vor Fromherz, Direktor der MPI-Abteilung Membran- und Neurophysik, auf dem Tisch liegt. "Unsere Forschung hat gezeigt, dass die Reizübertragung von einem Nervennetz auf einen Halbleiterchip funktioniert", sagt der Wissenschafter. Wie eine Krake schmiegt sich die Zelle auf dem Bild des Rasterelektronenmikroskops an die Transistoren und streckt ihre Arme über den Chip aus.

... und sein Echo

Ein winziges Ding, das die Wissenschaftswelt in Aufruhr versetzt hat. Denn es zeigt, dass Nervenzellen und Chips theoretisch zusammenarbeiten könnten. Doch mit den Visionen von Neuro-Computern oder neuronalen Prothesen für Seh- oder Hörbehinderte will Fromherz sich nicht befassen. "Das ist alles Science-Fiction", sagt der Forscher. "Unsere Ergebnisse sind interessante Grundbausteine und es ist reizvoll, über die Zukunft zu spekulieren, doch bevor man damit etwas anfangen kann, vergeht noch viel Zeit."

Man benötige ein Netz aus viel mehr Neuronen, um wirkungsvoll arbeiten zu können. Außerdem müssten die Forscher einen Weg finden, das Wachstum der Vernetzungen zwischen den Neuronen zu kontrollieren. "Bis jetzt wachsen die Nervenzellen irgendwie durcheinander", erläutert Fromherz. "Wir müssen den Zellen vorgeben, welche Verbindungen sie bilden sollen, damit wir die Reizübertragung vorhersagen und kontrollieren können."

Das größte Problem liege in den Synapsen, dort also, wo der Reiz von Zelle zu Zelle übertragen wird. "Wir haben elektrische Synapsen benutzt", sagt Fromherz. Diese seien aber nicht lernfähig. Zunächst müsse erforscht werden, wie neuronale Synapsen lernen. "Und wenn ich weiß, wie das Zellennetz lernt, dann bin ich reif für die Pension", schmunzelt der Wissenschafter.

Die Suche

Vielleicht könnte das aber schneller gehen, als Fromherz glaubt. Gehirnforscher des Max-Planck-Instituts für Psychiatrie in München erkunden derzeit den "Schaltplan" des Gehirns und sind dem Gedächtnis dicht auf der Spur. Hans-Ulrich Dodt kombinierte vor drei Jahren die Infrarottechnik mit einem UV-Laser und untersuchte am Gehirn von Ratten, wie Informationen im Gedächtnis über synaptische Vorgänge abgespeichert werden.

Ihm gelang es, gezielt chemische Substanzen zu aktivieren, von denen man glaubt, dass sie bei Merkvorgängen eine entscheidende Rolle spielen. "So konnte sichtbar gemacht werden, welche Nervenzellen mit welchen verbunden sind, das ist sehr wichtig für das Verständnis des Gehirns", erklärt Dodt. Doch auch Dodt möchte noch nicht über Anwendungsmöglichkeiten spekulieren. Man wisse noch viel zu wenig über das Gehirn. "Frühestens in zehn Jahren können wir anfangen, uns darüber Gedanken zu machen." (APA/dpa)

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    Lymnaea stagnalis

  • Der Chip. Der Maßstab rechts unten hat eine Länge von 20 µm
    foto: mpi

    Der Chip. Der Maßstab rechts unten hat eine Länge von 20 µm

  • Der Chip drei Tage nach der Verbindung mit den Nervenzellen
    foto: mpi

    Der Chip drei Tage nach der Verbindung mit den Nervenzellen

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