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PV: Plenarvorträge

PV I

PV I: Plenarvortrag

Montag, 17. März 1997, 08:30–09:15, H1

Physik des Neuron-Silizium-Kontakts — •Peter Fromherz — Abteilung Membran- und Neurophysik
MPI für Biochemie, 82152 Martinsried/München

Direktkopplung von Neuronen (Ionenleiter) und Silizium (Elektronenleiter) ohne störende Elektrochemie. (A) Grundexperimente des Neuron-Silizium-Kontakts sind die Detektion neuronaler Aktivität durch einen Feldeffekt-Transistor und die neuronale Stimulation mit oxidiertem Silizium. Beide Elemente werden zu einem Zweiweg-Interface integriert. (B) Der Kontakt wird analysiert: (i) Messungen mit Wechselspannung führen zu einem Ersatzschaltbild. (ii) Aus der Wechselwirkung der stehenden Moden des Lichtfelds über Silizium mit der angefärbten Zellmembran wird der Abstand von Membran und Siliziumdioxid bestimmt. (iii) Mit einer Transistor-Reihe wird der Spannungsverlauf zwischen Membran und Oxid vermessen. Der Kontakt kann als 2D-Kernmantel-Leiter beschrieben werden (C) Aspekte der physikalischen, biologischen und technischen Bedeutung werden angesprochen: (i) Spannungsabhängige Prozesse (Gating und Elektrophorese von Ionenkanälen) fähren zu nichtlinearen Eigenschaften (Schaltprozesse, Strukturbildung). (ii) Durch kontrolliertes Wachstum und synaptische Verbindung von Neuronen auf Silizium besteht die Aussicht, kleine Netze aufzubauen, die störungsfrei kontrolliert werden. (iii) Kontaktierung von Neuronen im Gewebe ist Voraussetzung für den Einsatz der Mikroelektronik in einer Prothetik auf zellulärer Ebene.