新的量子材料可以对神经系统疾病发出警告

在这些金色阶梯下面的黑色长方形是一种新的量子材料,它能够通过抓住原子“倾听”大脑,大脑自然利用原子进行交流。

如果大脑能发现自己的疾病呢?研究人员一直在试图创造一种像大脑一样“思考”的材料,这种材料对帕金森氏症等神经系统疾病的早期症状更为敏感。

思考是一个很长的路要走,但普渡大学和阿贡国家实验室的研究人员已经设计了一种新的材料,至少可以“听”。

通用语是离子电流,它帮助大脑进行一种特定的反应,这种反应需要像发送呼吸信号这样的基本的东西。检测离子也意味着检测分子的浓度,这是大脑健康的一个指标。

在一项发表在《自然通讯》杂志上的研究中,研究人员证明了量子材料在放置在动物模型的大脑切片下时自动接收氢的能力。量子意味着这种材料具有既无法用经典物理学解释的电子性质,也使它比其他电子材料(如硅)具有独特的优势。

在这种情况下,边缘是强大的、“相关的”电子,使材料变得特别敏感和特别可调。

他说小儿癫痫效果好:“我们的目标是在电子思维方式(即通过电子)和大脑思维方式(即通过离子)之间架起桥梁。Gilbreth是普渡工程学院的博士后,也是论文的第一作者。

研究人员说,从长远来看,这种材料甚至可能带来“下载”你大脑的能力。

Shriram Ramanathan是普度材料工程学教授,他的实验室专门研究开发大脑激发的技术。他说:“想象一下,当大脑的自然功能开始恶化时,人们仍然可以从中恢复记忆。”

他说:“我们可以很有信心地说,这种材料是建立一个存储和传输内存的计算设备的潜在途径。”



因为大脑中的多巴胺含量通常较低,而帕金森氏症患者的多巴胺含量甚至更低,所以检测这种化学物质的难度是众所周知的。但是早期检测多巴胺水平意味着治疗这种疾病的速度更快。

“这种量子材料对多巴胺的敏感程度是我们目前在动物模型中使用的方法的9倍,”Alexander Chubykin说,他是位于发现公园的普度综合性神经科学研究所的生物学助理教授。

量子物质对所谓的“相关电子”之间的强相互作用具有敏感性。研究人员首先发现,当他们将物质与葡萄糖分子接触时,氧化物会通过酶自发地从葡萄糖中夺取氢。同样的情况也发生在老鼠大脑切片释放的多巴胺上。

阿贡国家实验室的研究人员对这些实验进行了模拟,结果表明,与氢有很强的亲和性,这使得这些物质能够在没有电源的情况下自行提取原子。

拉玛纳坦说:“事实上,我们没有为这种材料提供能量,使它能够吸入氢气,这意味着它可以带来非常低的功率电子产品,具有很高的灵敏度。”“这对探索未经探索的环境也有帮助。”

研究人员还说,这种物质可以感知一系列分子的原子,而不仅仅是葡萄糖和多巴胺。下一步是创造一种方法,让材料“回嘴”大脑。

更多信息:Hai-Tian Zhang等人,作为生物电子接口,自然通信镍矿(2019年)。期刊信息:自然通讯海天张等,紫晶石镍作为生物电子接口,2019年。