Profil
Halbleiterchips und neuronale System werden auf mikroskopischer Ebene verknüpft. Ziel der Entwicklung sind hybride Prozessoren für wissenschaftliche, medizinische und technische Anwendungen. Das neuroelektronische Interfacing wird auf drei Ebenen zunehmender Größe und Komplexität untersucht: Ionenkanäle in überexprimierenden Zellen, einzelne Nervenzellen aus Schnecke und Ratte und Hirngewebe der Ratte. Die Struktur des verbindenden Kontakts erschließt sich aus Experimenten mit lumineszierenden Farbstoffen, sowohl für einzelne Zellen wie auch für Hirngewebe. Der Mechanismus des Interfacings wird mit Zellen, welche Ionenkanäle überexprimieren, auf Transistoren und Kondensatoren in einfachen Siliziumchips charakterisiert. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wird das Zweiweg-Interfacing von Halbleiterchips mit einzelnen Nervenzellen, mit kleinen neuronalen Netzen und mit Hirngewebe realisiert. Neuentwickelte CMOS-Chips mit tausenden von enggepackten Interfacingstellen erlauben es, orts- und zeitaufgelöste funktionelle Bilder neuronaler Aktivität nach Stimulation von Einzelzellen, kleinen neuronalen Netzen und Hirngewebe zu erhalten. Ein zweiter Projektbereich beschäftigt sich mit der Entwicklung spannungsempfindlicher Farbstoffe zur Beobachtung neuronaler Aktivität in Hirngewebe: Empfindlichkeit, Biokompatibilität and zellselektives Anfärben werden optimiert.
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