Yari Canli Çipler

[boxcigar]

Beyin ölümü gerçekleşmiş bir hastadan alınan beden, kimin işineyarayacak? Tabii ki ilk adaylar, boyundan aşağısı felçli hastalar.Doktorlar kafa naklinin, hastanın ömrünü uzatacağı düşüncesinde. Çünküfelçli hastalar çoğu kez, birden çok organın işlevini yitirmesiylenormalden erken ölüyorlar.

Bu ameliyattan canlı çıkan hastaların, yeni vücutlarıyla atlayıpzıplamaları, hatta yürümeleri, bugünün teknolojisiyle olanaksız. Ancakbilim adamları, kesik omuriliklerin onarılması yönteminin 21. yüzyıldabulunacağına inanıyorlar. Üstelik anlaşılan fazla da beklemeyecekler.

ABD'nin Ohio Eyaleti Cleveland Kenti'ndeki Case Western ReserveÜniversitesi araştırmacılarından P. Hunter Peckham ve ekibi, ön kol veel üzerindeki değişik kaslara yerleştirilmiş sekiz elektrotaracılığıyla, elleri ve ayakları felçli (quadriplegic) hastalara, ellekavrama yetisi kazandırmayı başardılar.

Piyasaya sürülen düzenekle hastalar, çaprazdaki omuzlarını, öne arkayaoynatarak ellerini kontrol edebiliyorlar. Omuz hareketi, bedeneyerleştirilmiş algılayıcılarla, köprücük kemiğinin hemen altınayerleştirilmiş bir işlemciye iletiliyor ve o da elektrik sinyalleriüreten bir başka aygıtı harekete geçirerek, uyarıları kaslardakielektrotlara iletiyor.

Peckham ve arkadaşları şimdi daha çok elektrot içeren bir düzenekleellere ve ön kollara daha etkin bir motor kontrol yeteneği kazandırmayaçalışıyorlar. Aynı ekip, asıl hedefleri olan sinirsel protezler yoluylafelçli hastaları ayağa kaldırma, hatta yürütme yolunda da büyükilerleme kaydettiğini bildiriyor.

Çok daha iddialı bir hedef, omurilik kesiklerinin yarı-canlı çipleraracılığıyla köprülenmesi. Amerikan Kimya Derneği'nin, mart ayı içinde,California'nın Anaheim Kasabası'nda yaptıkları toplantıda bazıaraştırma grupları, temel önemdeki bir teknoloji geliştirmek üzereolduklarını açıkladılar.

Yapılan şu: Transistör ya da başka bazı mikroelektronik aygıtlarüzerinde basit bir sinir hücreleri (nöron) ağı oluşturuluyor.Elektronik aygıtlar da hem üzerlerindeki canlı hücrelerle ilintikuruyor hem de bunların kendi aralarındaki haberleşmeyidinleyebiliyorlar. Bu ağlar şimdilik yalnızca dikdörtgen ya da başkabiçimli bir devre modelinde birleştirilmiş birkaç hücreden ibaret.

Bu durumlarıyla henüz bir cep kalkülatörünün basit işlemlerini bileyapabilmekten çok uzaktalar. Ama bu halleriyle bile araştırmacılarınhayal güçlerini ateşlemişler. Daha şimdiden "melez" bilgisayarlardan,protezlerden ve duyu aygıtlarından sözediliyor.

George Washington Üniversitesi kimyacılarından James Hickman, "aslındaaraç-gereç yapmayı tasarlayabileceğimiz noktaya hayli yaklaştık" diyor.

Sinir uzmanları, iğnemsi elektrotlar kullanarak tek tek nöronların nezaman, ne biçimde ve hangi etkiyle ateşlendiklerini on yıllar sürengözlemlerden sonra az çok anlayabilmişlerdi. Ancak bunların oluşturduğuağları izlemekte çok daha daha az başarılıydılar. Gerçi daha karmaşıkizleme teknikleri, örneğin elektrot dizeleri geliştirildi.

Ancak Almanya'nın Martinsried Kasabası'ndaki Max Planck BiyokimyaEnstitüsü araştırmacılarından Peter Fromherz, "alınan verilerin neanlama geldiğini çıkarmak güç" diyor. Aynı araştırmacıya göre komşunöronlar arasındaki bağlantı ağları öylesine karmaşık ki, hangihücrenin hangi sinyale yanıt verdiğini anlamak neredeyse olanaksız.Oysa temelden başlayarak bu ağları, nöronları teker teker birbirininüzerine koyarak kurmak ve bunlarla mikroelektronik aracılığıyla ilişkikurmak, bu karmaşadan kurtulabilmek için bir yol olabilir.

1991 yılında Fromherz ve ekibi, bir sülük nöronunu, kendisininfaaliyetini izleyen bir silikon temelli "alan etki transistörü" (fieldeffect transistor = FET) üzerine yerleştirmeyi başarmışlar. 1995yılındaysa aynı ekip, elektrik yükü sağlayan bir kondansatörün, üzerineyerleştirilmiş bir nöronun ateşlenmesini sağlayacak küçük bir elektrikşoku yaratabileceğini kanıtladı.

Şimdiyse araştırmacılar, daha karmaşık sistemlere yönelmişbulunuyorlar. Yaptıkları, bir cam ya da silikon yüzey üzerine inceşeritler gibi serilmiş bir hücre dostu madde üzerinde basit devreörüntüleri biçiminde hücre grupları geliştirmek.

İlk deneylerde, aralarında Hickman'ın ekibinin de bulunduğu bazıaraştırma grupları, hücreleri, mikroelektronik dinleme cihazlarıbulunmayan cam yüzeyler üzerinde örüntülemeyi başardı. ToplantıdaHickman, ekibinin, bilgisayar çipleri yapımında kullanılan türündenbasit litografi teknikleri kullanarak bir "nöron devresi"gerçekleştirdiğini açıkladı. Ekip bu tekniği uygulayarak önce kimyasalbir çerçeve oluşturmuş, daha sonra da farelerin beyninden alınanhippokampus nöronlarını bu çerçeve üzerine dörtgen bir devreoluşturacak biçimde yerleştirmiş.

Araştırmacılar işe önce cam bir yüzeyi, bir molekül kalınlığında birtabaka halinde DETA adlı nöron-dostu organik bir maddeyle kaplamışlar.Daha sonra bu yüzey üzerine, ince telden metal bir maskeden geçirerekmorötesi ışık düşürmüşler. Maskeyi geçip yüzeye vurduğu yerlerde ışık,DETA'yı kazıyıp hidroksil gruplarından oluşan artıklar bırakmış.Maskeyle korunan yerlerde ise DETA sağlam kalmış.

Araştırmacılar bunun ardından hidroksil artıklara, nörönları iten,teflon benzeri bir madde eklemişler. Böylece, dörtgen biçiminde birDETA çerçeve oluşturmuşlar. Daha sonra camın üstüne içinde nöronlarıngeliştirildiği bir kültür maddesi döktüklerinde bir çift hücreninDETA'ya taşındığını, bunun ardından çerçeve boyunca akson denen ipliksibağlar uzattıklarını ve sonunda birbirleriyle bağlandıklarınıgözlemlemişler.

Hickman'ın ekibi nöronların birbirleriyle sinaptik iletişim içindebulunduklarını da göstermiş. Araştırmacılar önce bir iğne elektrotlahücrelerden birini uyararak ateşlenmesini sağlamışlar. Hemen ardındanda algılayıcıyla komşu hücrenin de ateşlendiğini belirlemişler.Hickman, "bu demektir ki, artık basit yapılar kurup, hücrelerinbağlanışını denetleyebileceğiz" diyor. Araştırmacıya göre bundansonraki adım, bu sinirsel devreleri gerçek mikroelektrik araçlarüzerinde kurmak.

Başka araştırmacılar, daha şimdiden bu kapıyı zorlar görünüyorlar venöron ağları oluşturmak için mikrokontakt baskı denen bir teknikkullanıyorlar. Harvard Üniversitesi'nde George Whitesides ve ekibincegeliştirilen bu teknik, bir silikon "bisküvi" ya da başka bir katımateryal üzerine geleneksel litografi (taş baskı) yöntemiylemikroskopik şekiller çizilmesi temeline dayanıyor.

Üzerine istenen örüntü çizilen bisküvi, bir tür lastik mühür için kalıpolarak kullanılıyor. Araştırma ekipleri, bu mühürlerin üzerine"mürekkep" olarak hücre dostu bileşikler sürerek, çeşitli yüzeylerebasmışlar; böylelikle, hücrelerin gelişmesini yönlendiren çerçevelerelde etmişler.

Ancak araştrırmacılar, canlı devrelerin tedavide kullanılmasınınbugünden yarına gerçekleşecek bir şey olmadığını vurguluyorlar. Önemlisorunlardan biri, kendi başlarına kültürlenen nöronların ancak bir ayyaşayabilmesi. Ancak Hickham, Virginia Üniversitesi araştırmacılarının,glial adlı destek hücreleriyle birlikte kütürlenmeleri halindenöronların bir yıl dayandıklarını belirtiyor.

Hickman, "biz şimdi elektronikçilerin ilk transistörlerle 50 yıl öncebulundukları yerdeyiz" diyor "Ama o zaman da kimse bir kişiselbilgisayar yapabilmeyi hayal bile edemezdi" diyor.