Rückenmark der Ratte steuert neurale Funktion in Biobots

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Biologische Roboter, oder Biobots, lassen sich von natürlichen Systemen inspirieren, um die Bewegungen von Organismen nachzuahmen, wie z.B.

Schwimmen oder Springen.

Verbesserungen an Biobots zur besseren Nachbildung komplexer motorischer Verhaltensweisen können zu aufregenden biorobotischen Ingenieuranwendungen führen, die bei der Lösung von Herausforderungen der realen Welt helfen.

Dies erfordert jedoch die Schaffung von Biohybridrobotern – Biobots, die sowohl aus organischen als auch aus künstlichen Materialien bestehen -, was eine Herausforderung darstellt.Forscher von der University of Illinois in Urbana-Champaign kombinierten ein intaktes Rückenmark der Ratte mit einem gewebetechnisch hergestellten 3-D-Muskelsystem.

Sie beschreiben das neuartige Biohybridsystem in der Zeitschrift APL Bioengineering.

Nachdem das System sieben Tage lang kultiviert worden war, stellten die Forscher fest, dass die Motoneuronen aus dem Rückenmark beginnen, elektrische Aktivität zu produzieren, die eine Kontraktion der künstlichen Muskeln bewirkt, was das Verhalten des peripheren Nervensystems widerspiegelt.”Als wir uns eingehender mit der Entwicklung der Neuron-Muskel-Schnittstelle beschäftigten, waren wir sehr gespannt darauf, viele Ähnlichkeiten zwischen unserem Tissue-Engineering-Spinobot und der Entwicklung in vivo zu beobachten”, sagte der Autor Collin Kaufman, ein graduierter Student der Neurowissenschaften an der UIUC.Kaufman sagte, dieses Ergebnis deute darauf hin, dass das explantierte Rückenmark ein lebensfähiger Mechanismus zur Kontrolle des Muskelverhaltens ist, selbst wenn es aus seiner natürlichen Umgebung entfernt wird.Sie testeten dies weiter, indem sie die Konzentration von Neurotransmittern im System variierten.

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Wenn zusätzliche Neurotransmitter vorhanden sind, sind die Kontraktionen strukturierter und konsistenter, und wenn sie blockiert sind, nimmt das Zucken ab.

Da das Studium des peripheren Nervensystems so schwierig sein kann, kann die Fähigkeit, es von außen zu beobachten – wie in der vorliegenden Studie gezeigt – zu großen Fortschritten in der Medizin führen.Ein mögliches Beispiel ist die Lou-Gehrig-Krankheit, auch bekannt als amyotrophe Lateralsklerose, bei der das Absterben von Nervenzellen zum Verlust der motorischen Funktion führt.

Durch die Entwicklung eines externen peripheren Nervensystems,….

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