バイオハイブリッドのダイナミックなランダムアクセスメモリ. | JoVE Visualize

科学分野:

神経科学は神経科学である.
バイオフィジックス生物物理学
バイオエンジニアリングバイオエンジニアリング

背景:

GABA (A) 受容体は,中枢神経系におけるシナプス抑制に不可欠である.
マイクロ流体装置は,細胞のマイクロ環境の正確な制御を可能にします.
生物学的システムは,新しいコンピューティングパラダイムの可能性を秘めています.

研究の目的:

生物学的細胞内のGABA (A) 受容体が短期記憶回路を形成する可能性を調査する.
スキャニング・プローブ・マイクロ流体装置を,データ入力と保存のための生物細胞と統合する.
このバイオハイブリッドメモリと電子動的ランダムアクセスメモリ (DRAM) の機能的類似性を探求する.

主な方法:

GABA (((A)) 受容体を発現するパッチクランプされた生物細胞を利用する.
スキャニング・プローブ・マイクロ流体装置を用いて,受容体活性化剤 (アゴニスト) のラミナルパターンを発生させる.
データを読み,保存するために,固有の多状態運動学に基づく受容体状態分布を分析する.

主要な成果:

マイクロフリウイド装置に統合されたGABA (((A) 受容体は,短期記憶回路形成を示した.
メモリの持続時間は,入力関数によって,数秒から数分までだった.
バイオハイブリッドメモリ回路は,電子DRAMと機能的に類似している.
このシステムは,多様な化学信号を用いた複合バイオハイブリッドメモリの可能性を示した.

結論:

GABA (A) 受容体は,微流体技術と組み合わせると,生物学的短期記憶の構成要素として機能することができます.
このバイオハイブリッドアプローチは,統合されたバイオコンピューティングおよびセンサーデバイスの開発のための基盤を提供します.
様々な化学信号を処理するシステムの能力は,高度なバイオセンシングアプリケーションの道を開く.