Schneckenzellen und Chip
Die Verbindung biologischer neuronaler Netze mit einem Halbleiterchip ist ein weiterer Schritt in Richtung Neuro-Computer
Die Suche nach einer funktionalen Verbindung von Siliziumtechnologie mit Biomaterialien beschäftigt Forscher in der ganzen Welt. Was in der Wissenschaft als Erfolg gefeiert wird, führt in der Kunst-Szene zu Diskussionen über Sinn und Unsinn von Bio-Kunst.
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Auf der Ars Electronica (Vgl. Die digitale Revolution und ihre Künstler-Kinder) erregte die biologisch-künstlerische Installation Fish&Chips der australischen SymbioticA Research Group großes Aufsehen. SymbioticA ist ein Forschungslabor am Institut für Anatomie und Humanbiologie der University of Western Australia, eigentlich eine medizinische Einrichtung, die sich aber für Künstler geöffnet hat, um ihnen die praktische Auseinandersetzung mit Biotechnologie zu ermöglichen. Die Gruppe verknüpft Kunst mit Forschung an Tissue Engineering, Neurowissenschaft, Biomechanik, Physik und Robotik. Fish&Chips ist eine praktische Umsetzung dieses Experiments. Die Künstler beschreiben ihr Projekt: "A semi-living artist", eine biologisch/kybernetische Installation als Ziel eines Forschungsprojektes das künstlerische wie wissenschaftliche Arbeit zugleich ist und Designer, Biologen, Künstler und Computerspezialisten zu einem nicht alltäglichen Team verbindet.
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Fish&Chips präsentiert den aktuellen Entwicklungsstand dieses Unterfangens und thematisiert Aspekte und Konflikte einer als Forschung verstandenen Kunst. SymbioticA praktiziert Grenzüberschreitung, künstlerische Erkundungen von Strukturen und Wachstumsprozessen durch wissenschaftliche Visionen. Die direkt am Material arbeitende Bio-Kunst wird allmählich als gültiges Ausdrucksmittel für kulturelle und künstlerische Wahrnehmungen sowie als Methode zur Erforschung vernachlässigter biologischer Forschungsbereiche anerkannt."
Fish&Chips besteht aus einer Neuronenkolonie aus Fischgewebe in dem mit einem Elektrodengitter ausgestatteten Bioreaktor. Die Signale der Nervenzellen werden aufgezeichnet und verstärkt, der Rechner gibt dann die Daten an einen Zeichenroboter weiter, der sie auf Papier festhält. Gleichzeitig wird mit den Daten ein MIDI-Protokoll erstellt, das zu einem Synthesizer geschickt wird und ein Musikstück generiert. Anhören und anschauen kann man sich die künstlerischen Ergebnisse online
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| Nervengewebe und Siliziumchip gehen eine Verbindung ein (Bild |
Schlammschnecke und Siliziumchip
Von der Presse einhellig gefeiert wurde der neue Neuro-Chip, den Günther Zeck und Peter Fromherz vom Max Planck Institut für Biochemie in Martinsried in der wissenschaftlichen Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences vorstellten. Ziel der Experimente der Biochemiker ist der Aufbau integrierter Neuron-Silizium-Systeme. Utopisch ist noch die praktische Umsetzung, die von ihnen als mögliche Vorstellungen benannt werden:
Zum einen wird an Neuro-Computer gedacht, also Computer, die sich die besonderen Eigenschaften von Nervenzellen zu Nutze machen würden. Zum anderen wird an Neuro-Interfaces gedacht, also an eine medizinische Anwendung bei Ausfällen im peripheren oder zentralen Nervensystem.
Auf einem Halbleiterchip aus Silizium wurden Nervenzellen einer Schlammschnecke (Lymnaea stagnalis) gezüchtet, so dass sich ein neuronales Netz bildete. Die elektrischen Aktivitäten des Zellen konnten auf dem Chip als Strom registriert werden, damit war eine Messung der Signalübertragung innerhalb des neuronalen Netzes möglich. Reizübertragung von neuronalen Systemen auf einen Halbleiterchip wurde nachgewiesen. Nach Einschätzung der Wissenschaftler ist das ein "Quantensprung in unserer bisherigen Forschung". Der entscheidende Fortschritt ist die Verbindung eines Chips mit einem Netzwerk aus Zellen - vor zehn Jahren war es Fromherz bereits gelungen, eine Zelle des Blutegels mit einem Chip zu koordinieren.
Es ist aber nur möglich, die elektrischen Signale durch elektrische Felder zu übertragen, nicht direkt Strom vom Chip zum Neuron zu schicken oder umgekehrt. Bisher ist die Wirkung auch noch nicht sehr groß, da die Nervenzellen in ihrem Wachstum nicht steuerbar sind und das Netz dadurch sehr klein gehalten musste. Grundlegende Verbesserungen sowohl des Chips wie der Zellen (durch genetische Veränderungen) sind nötig, um wirkungsvoller und mit größeren Netzen arbeiten zu können. Fromherz:
Bis jetzt wachsen die Nervenzellen irgendwie durcheinander. Wir müssen den Zellen vorgeben, welche Verbindungen sie bilden sollen, damit wir die Reizübertragung vorhersagen und kontrollieren können.
Die Diskussion über den Chip im Gehirn ist für Fromherz gegenstandslos und überflüssig, denn diese praktische Umsetzung ist für ihn noch reine Zukunftsmusik:
Das ist alles Science-Fiction. Unsere Ergebnisse sind interessante Grundbausteine und es ist reizvoll, über die Zukunft zu spekulieren, doch bevor man damit etwas anfangen kann, vergeht noch viel Zeit.
Andere Wissenschaftler dagegen träumen schon konkret vom Cyborg, in dessen Hirn sich die Zellen mit Computerelementen vernetzen (Vgl. Kommunizieren von einem Nervensystem zum anderen)
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