Искусственные нейроны

Кремниевые чипы принимают и отправляют электрические сигналы, воссоздающие активность нейронов в мозге крысы, которые контролируют дыхание и мышление.

Нейронные цепи, изготовленные из кремния, могут точно имитировать электрические свойства нервных клеток. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном 3-го декабря в Nature Communications. Исследование направлено на разработку имплантируемых бионических нейронов, которые могут помочь в борьбе с параличом и, возможно, такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера.

«В любой области, где у вас есть какое-либо нейродегенеративное заболевание, такое как болезнь Альцгеймера, или где нейроны перестают правильно срабатывать из-за возраста, болезни или травмы, то теоретически вы можете заменить неисправную биосхему синтетической цепью», – соавтор исследования Ален Ногарет из Университет Бата рассказывает The Guardian.

В этом исследовании Ногарет и его коллеги смоделировали схемы запуска нейрона из гиппокампа крысы – области мозга, участвующей в обучении и памяти, – и нейрона в стволе мозга животного, где контролируется дыхание. Затем команда воспроизвела эти образцы из компьютерной модели в кремниевых чипах. 

Конфигурируя индивидуальные ионные каналы твердотельных нейронов с параметрами, оцениваемыми по крупномасштабной ассимиляции электрофизиологических записей, они успешно перенесли полную динамику нейронов гиппокампа и дыхания в кремниевые нейроны. Ученые бнаружили, что твердотельные нейроны реагируют почти одинаково на биологические нейроны при стимуляции широким спектром современных протоколов инъекций. 

«До сих пор нейроны были похожи на черные ящики, но нам удалось открыть черный ящик и заглянуть внутрь», – говорит Ногарет BBC. «Наша работа меняет парадигму, потому что она обеспечивает надежный метод для точного воспроизведения электрических свойств реальных нейронов».

Целью исследования является не создание целого искусственного мозга, а разработка бионических нейронов и цепей для лечения заболеваний.

«Поскольку этот подход является детальным и кропотливым, он действительно может быть применен на практике, но только для небольших нейронных единиц, таких как дыхательные нейроны», – рассказывает The Guardian Стивен Фербер, профессор компьютерной инженерии в Университете Манчестера, который не принимал участия в исследовании.  

Вас также может заинтересовать:

Нейроны возбуждаются графеном

Устройство, стимулирующее мозг, лечит последствия инсульта

Робота подключили к «болевой нервной системе»