Britische Wissenschaftler eröffnen Zugang zur Wissenschaft durch DIY-Geräte

Wissenschaftler der University of Sussex haben eine Hardware entwickelt, die zeigt, wie unser Gehirn funktioniert, als Teil einer wachsenden Palette von Geräten, die mit DIY- und 3D-Druckmodellen den Zugang zum naturwissenschaftlichen Unterricht ermöglichen.

Der Professor für Neurowissenschaften, Tom Baden, hat zusammen mit Kollegen Spikeling entwickelt, ein elektronisches Kit, das sich ähnlich wie Neuronen im Gehirn verhält.

Das Verständnis, wie Neuronen Informationen kodieren und berechnen, ist ein zentraler Bestandteil der Neurowissenschaften, aber bisher waren die Möglichkeiten für praktische Erfahrungen gering.

Aber für nur 25 Pfund hat Professor Baden vielleicht einen Weg gefunden, den Prozess des Erlernens der Neurowissenschaften viel interaktiver zu gestalten.

Spikeling simuliert, wie Nervenzellen im Gehirn Informationen berechnen, mit Rezeptoren, die auf äußere Reize wie Licht reagieren.

Die Schüler können dann die Aktivität der Gehirnzellen und ihrer zugrunde liegenden Mechanismen live auf einem Computerbildschirm verfolgen.

Mehrere Spikelings können zu einem Netzwerk verknüpft werden, das zeigt, wie Gehirnneuronen miteinander verbunden sind; so können Wissenschaftler das Verhalten hinter alltäglichen Handlungen wie dem Gehen demonstrieren.

sagte Professor Baden: „Spikeling ist ein nützliches Werkzeug für jeden, der Neurowissenschaften unterrichtet, weil es uns erlaubt, zu zeigen, wie Neuronen interaktiver arbeiten.“

Professor Baden und sein Team hoffen, dass Spikeling zu einem nützlichen Lehrmittel in den Neurowissenschaften wird und das Kit bereits in die Praxis umgesetzt wird, mit der Ausbildung von Neurowissenschaftlern im dritten Jahr an der University of Sussex und an einer Sommerschule in Nigeria im Jahr 2017, wo den Wissenschaftlern auch beigebracht wurde, wie man die Hardware von Grund auf neu baut.

Spikeling ist das neueste in einer Reihe von Geräten, die von Professor Baden entwickelt wurden, der auch kürzlich Entwürfe für ein 3D-Druckmikroskop namens FlyPi entwickelte, das mit einer Grundeinheit für 100 Euro (im Vergleich zu kommerziellen Mikroskopen, die Tausende von Dollar kosten) und einer Pipette ausgestattet werden kann.

Alle wurden offen zur Verfügung gestellt, wobei das Design für Spikeling in der Open-Access-Zeitschrift PLOS Biology veröffentlicht wurde.

erklärte Professor Baden: „Da alle Teile billig sind und die Designdateien frei und offen sind, hoffen wir, dass Spikeling wie jedes offene Hardware-Design ein Ausgangspunkt für andere sein kann, um es zu ändern oder an ihre Anforderungen anzupassen und ihr verbessertes Design wieder mit der Community zu teilen.“

Dies ist der Austausch von Designdateien, ein wachsender Trend mit Hunderten von Designs aus der globalen Gemeinschaft, die ständig auf dem PLOS Open Hardware Toolkit gesammelt werden, das von Professor Baden mitmoderiert wird.

Das Hauptziel des badischen Labors ist es, die Wettbewerbsbedingungen in der globalen Wissenschaft zu verbessern, wo die Ausrüstung sonst teuer ist.

Andre Maia Chagas, ein Forschungstechniker im Labor, hat kürzlich einen Artikel geschrieben, in dem er sich für die Notwendigkeit einer offenen wissenschaftlichen Hardware aussprach.

Der ebenfalls in PLOS Biology veröffentlichte Artikel war eine Antwort auf ein Stück der amerikanischen Neurowissenschaftlerin Eve Marder, die fragte, ob Forscher in weniger wohlhabenden Institutionen zurückgelassen werden können, da die für die wissenschaftliche Forschung erforderliche Ausrüstung immer teurer wird.

sagte Professor Baden: „Indem sie den Zugang zu wissenschaftlichen und lehrtechnischen Geräten kostenlos und offen gestalten, können Forscher und Lehrende die Zukunft selbst in die Hand nehmen. Wir hoffen, dass diese Art von Arbeit mit der Zeit dazu beitragen wird, die Wettbewerbsbedingungen auf der ganzen Welt zu verbessern, so dass Ideen und nicht die Finanzierung der Hauptgrund für Erfolg und neue Erkenntnisse sein können“.

Mehr Informationen:
Tom Baden et al, Spikeling: Eine kostengünstige Hardware-Implementierung eines Spitzenneurons für den neurowissenschaftlichen Unterricht und die Vermittlung, PLOS Biology (2018). DOI: 10.1371/journal.pbio.2006760

Weitere Designs finden Sie auf dem PLOS Open Hardware Toolkit unter channels.plos.org/open-source-toolkit.

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