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Graphen hilft, ins Gehirn zu gelangen

17.01.2017

Das menschliche Gehirn ist ein außerordentlich komplexes und einzigartiges System, und es gibt viele Methoden, es zu untersuchen. Informationsprozesse im Gehirn können wir entweder anhand von Veränderungen in den interneneuronalen Kontakten – Synapsen – oder durch Veränderungen in der Durchblutung beurteilen – Arbeitsbereiche benötigen mehr Nährstoffe und Sauerstoff; und das Studium des menschlichen Gehirns beschränkt sich im Wesentlichen auf die Beobachtung dieser beiden Arten von Aktivität, die sich als Reaktion auf verschiedene Reize manifestieren.

Üblicherweise werden für neurophysiologische Untersuchungen spezielle Anordnungen von Mikroelektroden (d. h. viele Elektroden, die auf einer gemeinsamen Matrix installiert sind) in das Gehirn implantiert, die es ermöglichen, ein elektrisches Signal an mehreren Stellen gleichzeitig zu erfassen. Je nach Experiment werden solche Matrizen entweder an der Oberfläche des Gehirns oder tief darin implantiert.

Matrizen aus Mikroelektroden haben normalerweise eine Reihe von Nachteilen: undurchsichtige Kontakte, begrenzte Transparenz des Materials als Ganzes und ungleichmäßige Durchlässigkeit für verschiedene Wellenlängen. Sie bestehen oft aus einem zähen und biokompatiblen Material, auf das das Gehirn mit Entzündungen reagiert. Idealerweise sollten die Matrizen über einen weiten Bereich transparent sein, damit Neuronen mit Licht unterschiedlicher Frequenzen stimuliert werden können, vom blauen (verwendet in der Optogenetik) bis zum infraroten (verwendet in der Zwei-Photonen-Fluoreszenz-Mikroskopie) Spektrum, flexibel und biokompatibel. Es ist auch wünschenswert, dass sie dünn genug sind – bei richtiger Transparenz ermöglicht dies eine Optimierung der optischen Erfassung von Informationen.

Für Matrix-Neuroelektroden werden häufig Materialien wie titanbesputtertes Indiumtitanoxid (ITO) oder Zirkonium verwendet. Sie übertragen 80 % bzw. 60 % des Lichts, aber der Durchsatz hängt stark von der Wellenlänge ab, was es schwierig macht, mehrere Methoden zu kombinieren, die unterschiedliche Lichtwellenlängen für die Neurostimulation oder die Erkennung von Antwortsignalen verwenden.

Amerikanische Physiker und Neurowissenschaftler haben neue Mikroelektrodenmatrizen auf Basis von Graphen entwickelt. Graphen ist ein wabenförmiger Kristall aus Kohlenstoffatomen, ein oder mehrere Atome dick – tatsächlich ist es ein zweidimensionaler Kristall. Wenn wir viele Graphenschichten in einem Stapel herstellen, erhalten wir Graphit, das allen bekannt ist.

Graphen ist sehr flexibel und gleichzeitig sehr stark für seine Dicke. Es hat auch eine Transparenz von etwa 90 % im Spektrum von Ultraviolett bis Infrarot und ist ein ausgezeichneter Stromleiter. Es ist klar, warum viele Forscher Graphen und die Möglichkeit, es zur Herstellung dünner und flexibler Elektroden zu verwenden, aktiv untersuchen.

Neurowissenschaftler setzen große Hoffnungen in ihre Erfindung: Sie sind zuversichtlich, dass sie für eine Vielzahl von Studien zur Erforschung der Gehirnaktivität sowie für die Herstellung von Implantaten angepasst werden kann. Darüber hinaus ist ein solches Array von Mikroelektroden auch nützlich bei Experimenten mit Zellkulturen, bei denen es sehr wichtig ist, das Zellwachstum zu überwachen.

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Die externe Festplatte Canvio Basics passt in Ihre Jackentasche und hält all Ihre Dokumente, Lieblingsmusik und Fotos immer griffbereit. Das Laufwerk ist mit einem Vibrationssensor (Schocksensor) ausgestattet, der auf für die Platte gefährliche Erschütterungen und Erschütterungen reagiert und auch die Head-Parking-Technologie unterstützt.

Das Gerät ist sowohl mit den neuesten Versionen von Microsoft Windows (8.1, 8, 7) als auch mit früheren Versionen kompatibel und erfordert keine Installation zusätzlicher Software, wenn es verbunden ist.

Die tragbare Festplatte Canvio Basics ist mit Kapazitäten von 500 GB und 1 TB (119 mm x 79 mm x 15 mm) und 2 TB (119 mm x 79 mm x 20,5 mm) erhältlich und in einem robusten, mattschwarzen Gehäuse mit klassischem Design untergebracht.

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