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肌肉生物混合机中的神经网络捕获的串扰

因为干细胞衍生的神经元在生物混合机器中向肌肉细胞生长,神经网络以同步爆发模式发射。这项令人敬畏的实验给他们带来了关于这种增长背后的机制的重大疑问,并为继续研究生物致动器提供了一种可靠的数据采集方法。

在AIP Publishing的APL Bioengineering上发表的一篇论文中,作者能够捕获神经元和肌肉共培养的许多工作机制。他们使用他们设计的平台,该平台在不同的隔室中容纳一个悬浮的神经球和几种类型的肌肉细胞,他们的工作是第一个报道在具有多个肌肉的开放平台中进行3D神经肌肉连接的工作。

“最有影响的结果是一台机器的出现,其中从细胞-细胞外基质混合物的液滴中出现执行器(肌肉),其中神经元完全由它们自己形成网络,”作者塔赫尔·塞夫说。“这是神经元伸向肌肉形成神经肌肉连接的地方,导致我们可以通过发出光来操作机器,但我们不确定这是如何发生的。”

神经肌肉接头是运动活动的来源,运动神经元放电会引起肌肉收缩。在使用肌肉细胞作为执行器的微型生物机器人中,参数调整的能力将允许具有所需特性和可预测行为的更精确设计。然而,生物混合机器人的新兴领域,包括智能药物输送,环境感应和生物混合血液循环泵,都需要经过验证的实验方法。

赛义夫说:“这一阶段可以与赖特兄弟试图飞翔的时间相提并论。“生物杂交机器人领域正在尝试探索机器是否完全可以用活细胞和支架制造,缩放定律是什么以及出现它们的最低条件是什么。”

作者仔细检查了形成的神经肌肉单元的形态,应用光刺激来量化肌肉动力学,记录了神经球的电活动并确定了调节生物致动器行为的机制。

赛夫说:“这是一种针对生物机器(如生物混合机器人)的新设计范例。”“在这里,双向相互作用出现并走自己的路。如果我们能理解这些相互作用,我们将能够指导和调节它们,以优化结果,例如高肌肉力量或神经元激发中的同步性。”

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