使用真正的神经网络来确定脑部疾病的起点
当帕金森等神经退行性疾病的症状变得足够清晰，可以做出诊断时，一个人的大脑已经发生了重大变化。这就是为什么研究人员认为找到一种方法来识别这个转折点可能是更好治疗的关键。
“理论上，如果你能精确地找出发病时间疾病NTNU神经医学和运动科学系综合神经科学小组的联合领导Ioanna Sandvig说:“你可能能够阻止它或逆转它的一些影响。”“当你真的有非常强烈的迹象表明出了问题时，就有点太晚了。”
Sandvig和她的同事之间的联系越来越紧密大脑细胞在实验室里，研究这些神经网络是如何进化的，以及当事情出错时会发生什么。这项研究部分由NTNU的纳米科学计划“NTNU纳米”资助，可以帮助确定神经退行性疾病的起源。
模仿连接的芯片
每一个神经网络含有神经元束——在我们大脑中传递信息的细胞——装在微流控芯片中，其原型是由Rosanne van de Wijdeven在NTNU攻读博士学位期间设计的。这些节点通过芯片中的隧道连接，轴突(神经元的线状突起)可以通过这些隧道生长，但神经元的主体却不能。
通过将三个节点连接在一起，研究人员可以模拟人体内部的连接大脑．但是Sandvig热衷于强调这些神经网络并不是真正的大脑。“我们实验室里没有大脑，”她说。“但我们确实拥有具有代表性的网络，并且对我们想要引入的扰动具有很强的可塑性。”
芯片包含NTNU纳米实验室制造的微电极阵列，使研究人员能够测量网络的电活动，并深入了解信号是如何在神经元之间传递的。
困惑的神经元
在最近的一项研究中，由Vibeke Devold Valderhaug领导论文上传到预打印服务器bioRxiv，研究人员并行培养了两组神经网络，其中一组包含带有a的神经元基因突变这种病毒与帕金森氏症(LRRK2 G2019S)有关。他们发现，在突变的网络中，神经元以一种明显不同的方式生长和形成连接，并显示出与健康网络不同的电活动。
Sandvig说，神经元通常以一种非常特定的方式在环境中导航，但在突变的网络中，细胞并没有你所期望的那种方向性——它们似乎很困惑。“LRRK2突变的网络似乎有某种异常的增长，”Sandvig说。“它们似乎以一种与健康网络完全不同的方式来解释完全相同的线索——因为它们是相同的基底。”
除了这些发现，Sandvig很高兴地看到，在团队的实验设置中，细微的变化是如此明显。她说:“令人惊讶的是，我们可以通过这个界面很好地接收它。”该接口还允许研究人员查看节点内部以及节点之间的连通性。
不同的脑部疾病具有共同的基本特征
研究大脑的这些变化神经网络比在动物身上研究更有优势，尽管每种方法都可以相互借鉴。Sandvig说:“你可以比动物模型更容易地获得这些网络结构和功能变化的快照。”
通过神经网络，还可以从同一个人身上提取细胞，并以两种不同的方式提取细胞，以比较去除年龄相关影响后网络的演变情况。事实上，Sandvig与综合神经科学小组的联合领导Axel Sandvig以及Kavli系统神经科学研究所的同事们正在开发的后续项目之一正是针对阿尔茨海默病的。她说:“帕金森氏症、渐冻症、阿尔茨海默氏症等疾病都是不同的，但它们都有一些非常基本的特征。”
通过提供关于我们大脑在神经退行性疾病早期如何变化的新见解，现实生活中的神经网络可以让我们走上一条通往新的理解的道路，也许最终甚至是新的治疗方法。
