Microchip zorgt voor contact op single-cell niveau.

Communiceren met een neuron, en beinvloeden wat het doet? Het is wat eng als je bedenkt dat neuronenactiviteit aan de basis ligt van al ons gedrag, maar het lijkt erop dat dit binnenkort toch echt tot de realiteit gaat behoren. IMEC, een Vlaams onderzoekscentrum, heeft een microchip ontwikkeld die zeer intiem contact kan maken met neuronen op single-cell niveau. De chips kunnen al een aantoonbare verandering in een neuron teweeg brengen. En dat vormt volgens IMEC de basis voor het ontrafelen van de communicatiecodes tussen neuronen onderling.

De chip bestaat uit een driedimensionaal elektronenarray met 84 nageltjes van wolfraam. "Wanneer een cel op de array wordt aangebracht eet hij een nageltje via fagocytose als het ware op waardoor zeer intiem contact bestaat tussen de chip en de cel," vertelt Dries Braeken, senior scientist in de bioelectronics groep in IMEC.

In een onderzoek werd aangetoond dat dit intieme contact een verandering in het calciumgehalte van een neuroblast teweeg kan brengen.
Wanneer pulsjes via de nageltjes de cel bereiken, neemt het calciumgehalte zichtbaar toe in de neuroblast. Al langer is bekend dat calcium de cel instroomt wanneer een neuron op het punt staat zijn signaal over te brengen naar een ander neuron.


De onderzoekers maten het calciumgehalte door eerst probes in de cel te injecteren. De probes bindden aan de calcium en vervolgens kon met een fluorescentietechniek precies worden gedetecteerd hoeveel er van het ion in de cel aanwezig was.


"Belangrijk is dat we nu interactie hebben met neuroblasten op single-cell niveau. Dat is nog nooit eerder gedaan," vertelt Braeken, "als we erin slagen deze techniek toe te passen op hersencellen kunnen we precies zien wat er op celniveau gebeurt. Hier werken we momenteel hard aan. Ook zijn we bezig de chips zo te avanceren dat het signaal dat de cel zelf uitstuurt ook gemeten kan worden en niet alleen het sturen van een elektrisch signaal vanuit de chip naar de cel."

De microchip zal het platform vormen van NERF, een nieuw Vlaams onderzoeksinstituut dat zich volledig zal gaan richten op de interactie tussen neuronen en micro-elektronica.