Biológiai superchip
Németországban, a Max Planck Intézetben kísérleteket végeznek piócaideg elektronikus „bolhára" történő átültetésével
Számítógépet az emberi agyra rátelepíteni, idegsejteket felhasználva gépeket készíteni, kamerákat csatlakoztatni a vakok látóidegére: mindezeket az ígéreteket valószínűleg meg is lehet valósítani. A kutatóknak már sikerült is összekapcsolni egy idegsejtet és egy szilíciumból készült elektronikus chip-et.

A piócaideg a Max Planck Intézetben speciálisan erre a célra kifejlesztett elektronikus alkatrészre kapcsolódik. Begyűjti az elektromos hálózaton átmenő jeleket, majd továbbítja az üzenet, amint kívülről inger éri.
A piócaideg saját fiziológiás tápoldatban fénymikroszkóp alatt tökéletes állapotban látható, sőt dendritjeit is látni, melyek egy lapszerű eszközzel vannak kapcsolatban. Ez egy szilíciumlapocska, melynek segítségével a pióca mozgatóidege ingereket tud továbbítani az elektronikus alkatrészre, egy mikroelektróda segítségével viszont magát az ideget is tudják ingerelni és válaszait számítógép segítségével rögzítik.
Ez az első lépés a biológiai számítógép felé. Megtörtént az első kísérlet a kétféle információkezelő rendszer - az élő anyag és az elektronika - „házasítására". Ez az ötezred milliméteres „tákolmány" jelentheti-e az első lépést a biológiai komputer felé ? Esetleg a mesterséges agy felé, melyet természetes idegsejtekből tudnánk előállítani és beültetni elektronikus rendszerekbe?Ez megoldást jelenthet látásvesztés, halláscsökkenés, bizonyos agyi degenerációs folyamatok esetén, mivel közvetlenül a szürkeállományra „rákapcsolhatnák" az elektronikus protéziseket...
Fromherz professzor müncheni laboratóriuma tekinthető a biosapiens bölcsőjének, a biológiai számítógépek nevelőotthonának.
A professzor felnevetett:
- Nem vagyok dr. Frankenstein. Jelenleg csupán megpróbáljuk lerakni egy újfajta fizika alapköveit, mely az élettelen és élő mezsgyéjén mozog.

Peter Fromherz a München környéki Martinsried-i Max Planck Intézet fizikusa, a biofizikai laboratórium megteremtője.

Minden látogatója megkérdezi, amióta az élő sejtek és az elektronikus áramkörök „kommunikációján" dolgozik: a neuronok által alkotott számítógép mikorra várható ?
Előbb fel kell tárni a neuronok titkát.
Munkánk általánosabb jellegű és közelebb áll az alapkutatáshoz. Azt próbáljuk megérteni, hogyan működik egy idegsejt, főleg a sejthártya; miként tanulmányozható elektronikus eszközökkel. Ma már egy keveset tudunk arról, miként viselkedik az információ átadásakor a sejten végigfutó elektrokémiai jel. Holnap, reméljük, képesek leszünk megfigyelni két idegsejt „beszélgetését" és azt hogy miként cserélnek információt synapsisaik segítségével.

Az idegsejtekkel való kommunikáció iránti vágy nem újkeletű : Luigi Galvani és Alessandro Volta a XVIII. század végén saját módszerük szerint állatok izmára és idegrendszerére helyezett elektródákat alkalmaztak.
Kísérleteiket sokan megismételték, de mindig fémelektródákat alkalmaztak, melyek a rajtuk áthaladó árammal károsították a vizsgált idegsejtet és annak pusztulásához vezetett. Ez nem kommunikáció-, hanem a sejtnek elektromos árammal történt „kényszerítése" volt.
- Nagyon ügyelünk arra, hogy ne támadjuk az idegsejtet elektromos árammal, mert
az végzetes számára. Ahhoz, hogy kommunikációra bírjuk, mikrofeszültséget alkalmazunk kis távolságról. Ez a sejtmembránt polarizálva elektromos jelet vált ki a neuronban, hangsúlyozza Martin Jenkner egyetemi hallgató, aki Fromherznél készíti tudományos értekezését.

A neuronból valóságos tranzisztor lesz.
Jelenleg egy idegsejt számára 16 „kimenetet" biztosító lapok állnak rendelkezésre. Az idegsejtet ezekre a rácsokra telepítve úgy viselkedik, mint egy tranzisztor.
- A SIEMENS-szel közösen olyan elektronikus alkatrész kifejlesztésébe kezdtünk, mely 2024 tranzisztoros és melyre idegsejthálózatot tudnánk telepíteni. Így tanulmányozhatnánk a patkányagy rétegeinek működését is. Ez óriási előreépés lenne- mondja a fiatal kutató.

A piócák és meztelen csigák idegeit azért válaszják kisérleti célra,mert könnyen kezelhetők és nagy a tűrőképességük (még nehéz körülmények között is 2 hétig életben maradnak). A sikere érdekében még genetikai manipuláción is végezhető rajtuk. Ez tette lehetővé a szilicium lapokon történő növesztést, melyet egy laminin nevű anyaggal segítettek elő.

- Számos kérdés merül fel. A legegyszerűbbek közé tartozik az, hogy vajon a néhány idegsejt alkotta hálózat az ingerek algebrai összegét továbbítják-e, vagy ennél bonyolultabb a jelátalakításuk. Ha sikerülne a több ezer tranzisztort tartalmazó szilicium chipen több tízezer idegsejtet növekedésre bírni, lehetőségünk nyílna megvizsgálni, hogy mi történik a kolumnákban, azaz agyunk ideghalmazaiban, mely a legkiseeb működő egység. - magyarázza Fromherz.

A „biológiai" computer, mely nem kizárólag elektronikai elemekből áll, még várat magára.
Azonban nem állunk messze attól, hogy a biológiai érzékelők technológiáját kiegészítsék az újabb fejlesztési eredményekkel. Egy ilyen érzékelő már nyomokban ki tud mutatni glukóz-, ion-, oxigénszint változásokat. Mesterséges ízlelőbimbókként messze felülmúlják érzékszerveinket. A biokémiai változások szoros követésére kiválóan alkalmasak. Ez bárhol lehet, akár az emberi szervezeten belül, akár ipari erjesztőtégelyben, ahol például genetikailag manipulált mikroorganizmusokkal gyógyszereket állítanak elő.

A ma rendelkezésre álló bioérzékelők lassúak, kevéssé érzékenyek és ezért nem megbízhatóak. Egyidejűleg legalább tizenkét cég ádáz küzdelemben verseng a valóban csúcsminőségű bioérzékelők új generációjának kifejlesztéséért. Ez nagy előrelépést jelentene, ugyanis fém alapra (alumínium oxid) és (műanyag) polimer rétegre felvitt bioérzékelők kutak falán elhelyezve és számítógépes rendszerhez csatlakoztatva folyamatosan ellenőrizni lehetne a vízminőséget. Pincékbe telepítve mérgező anyagot beszivárgását lehetne monitorozni.
Egyéb alkalmazások garmadával számolhatunk, közülük is kiemelkedő a neurotranszmitter anyagok kimutatása, melyek az idegösszeköttetésekben fejtik ki hatásukat. Így lehetővé válik az, hogy diabetesesek vércukorszintjét folyamatosan érzékelve egy beépített mikro/inzulin/pumpának utasítást adni és folyamatosan ideális vérukorszintet fenntartani.
Korlátlan ipari alkalmazásról is szó van?
Mindenhol, ahol szükség van a nyomokban előforduló vegyszermennyiségek kimutatására, a „bioérzékelők" kifejlesztése legalább olyan fontos, mint az elektronikus komponenseké.
Addig is várhatjuk azt a pillanatot, amikor az emberi agy rácsatlakozhat az elektronikus köldökzsinórra. Néhány másodperc alatt az Encyclopédie Universelle húsz kötetét is be lehetne tölteni !

A Népszabadság 1996. február 24-i számában a New Scientist nyomán Csillag Zsigmond cikke a fenti cikkhez kapcsolódik. A biológiai szuperchip-ekről szóló anyagból kitűnik, hogy a technologiai fejlődés elérte a fizikai határokat és a c552-es citochrom szintetizálásával a japán kutatás eljutott a molekuláris méretű félvezetők előállítása küszöbére, mellyel lehetővé tenné a jelenlegi memóriaegységek körül-belül századrészére történő lekicsinyítését.