老鼠腦部的中間神經元(綠色),建立訊息線路,連結感覺和運動神經元。

老鼠腦部的中間神經元(綠色),建立訊息線路,連結感覺和運動神經元。Credit: [email protected] CC BY 2.0

神經元的角色

人造神經元來了!!斷掉或者失去功能的神經,有希望可以接起來嗎?神經元,是神經系統的細胞,彼此之間是分開的,以電化學的方式傳遞訊號,稱做神經傳導介質或者訊號物質。在神經元內,化學訊號會轉換成電位,從神經軸突傳遞直到樹突末端和另外一個神經元接觸,這個電訊號又轉成化學訊號釋出,將訊號傳遞到下一個神經細胞。這樣的訊號傳遞關係著我們每天的生活,而脊髓損傷或者漸凍症患者,因為神經損壞,而無法有這樣的神經訊號傳遞。

神經刺激技術

現階段人類細胞的神經刺激技術,主要使用的是電刺激方式。像是在患者體內植入電極,幫助肌肉運作,生醫人網摘報導過的「矽膠材料超柔軟脊神經質入物,讓癱瘓鼠恢復行走力」,正是外界提供化學和電刺激來治療神經損傷。那麼有沒有辦法直接製作一段神經,可以植入體內,取代原有失去功能或者斷掉的神經,將訊號又接起來呢?這聽起來需要的是「仿生」神經元?

人造神經元

瑞典「卡羅琳學院」(Karolinska Institutet)的「醫用奈米科學中心」(Swedish Medical Nanoscience Center, SMNC) 和「林雪坪大學」(Linköping University)共同合作,開發了所謂的「有機生物電子裝置」,可以接收化學訊號並傳遞到人體細胞。這個人造神經元,是由具傳導性的聚合物製作而成,一部分是「生物感測器」,接收化學訊號,轉換成電訊號,傳遞到另一個稱作「離子幫浦」部分,這幫浦傳遞電訊號,之後再轉成神經傳遞物質「乙醯膽鹼」(acetylcholine ),傳給另外一個神經元。實驗上將製作好的仿生神經元的神經感測放入一個培養皿中,在這裡面加入幾滴可增加神經衝動,俗稱味精或味素的「麩胺酸」(glutamate),接著便產生電子訊號(electron),之後透過硬體的橋接設計,依所釋放電訊號的大小將氫離子(H+)傳遞到另一個培養品中,科學家隨即監測這個培養品的酸鹼值(pH)。這樣的過程證實這個仿生神經元的化學和電訊號轉換及傳遞功能。

神經元的未來應用

未來,這個開發若有機會小型化,就有機會植入生物體,取代已經損壞的神經元,突破現有電訊號為主的神經刺激治療技術。

文章參考:Karolinska Institutet
影片來源:karolinskainstitutet
圖片來源:nichdweb@Flickr  CC BY 2.0
原文參考:Biosensors & Bioelectronics



作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。