Tobias und der Wurm

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mit einigen schlagkräftigen Überschriften: Ionenkanal auf Elektronenkanal – Molekularbiologie und Mikroelektronik Kontaktleitfähigkeit – festkörperelektronische und molekülelektronische Sonden Nervenerregung und Siliziumchip – Detektion und Stimulation ….Lassen sich die beiden Systeme direkt miteinander vernetzen über „Bondkontakte“ zwischen Halbleiterchips und Arealen der Hirnrinde? Hierfür gilt es als erstes, die elektrischen Signale von der Mikroelektronik des Halbleiters auf die Ionik einer Nervenzelle zu übertragen und umgekehrt. Eine Korrosion des Halbleiters und eine Schädigung der Zelle durch elektrochemische Prozesse wird vermieden bei einer Kopplung über das elektrische Feld: Mikroskopische Halbleiter- und Zellenstrukturen müssen sich so nahe kommen, dass sie sich durch lokale elektrische Felder wechselseitig beeinflussen. Wenn wir die Physik dieses ionisch-elektronischen Interfacing verstehen und beherrschen, können wir beginnen, einfache, hybride Netzwerke aus Nervenzellen und Mikroelektronik aufzubauen und schließlich ernsthaft über so phantastische Projekte wie bioelektronische Neurocomputer und mikroelektronische Neuroprothesen nachdenken. Nervenzellen haben einen Durchmesser von 10–100 nm und werden von einer elektrisch isolierenden Membran, einer Lipidschicht, begrenzt. Die dünne Schicht (etwa 5 nm) trennt den wässrigen Elektrolyten des Außenraums mit etwa 100 mM (100 Millimol/lit) Natriumchlorid vom Zellinneren mit etwa 100 mM Kaliumchlorid. Die Stromleitung durch die Membran wird durch molekulare Ionenleiter mit einer Leitfähigkeit von 10–100 pS getragen – spezifische Ionenkanäle etwa für Natrium und Kalium. Als elektronisch leitendes

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