Платим блогерам
Блоги
amv212
Впервые исследователи продемонстрировали искусственный органический нейрон, нервную клетку, которая может быть интегрирована с живым растением, и искусственный органический синапс. Нейрон и синапс изготовлены из печатных органических электрохимических транзисторов.

реклама

Природа - неиссякаемый источник вдохновения для ученых, но наши изобретения обычно плохо взаимодействуют с реальной природой. Недавно исследователи из Университета Линчепинга создали искусственные органические нейроны и синапсы, которые могут интегрироваться с естественными биологическими системами, и продемонстрировали это, заставив венерианскую мухоловку захлопнуться по команде.

Исследователи нового исследования, Чи-Юань Ян и Падинхаре Чолаккал Харикеш, со схематическим рисунком взаимодействия естественных и искусственных нейронов. Тор Балхед

 

реклама

Новые искусственные нейроны созданы на основе предыдущих вариантов, которые представляли собой органические электрохимические схемы, напечатанные на тонкой пластиковой пленке. Изготовленные из полимеров, которые могут проводить как положительные, так и отрицательные ионы, эти схемы послужили основой для транзисторов. В новом исследовании команда оптимизировала эти транзисторы и использовала их для создания искусственных нейронов и синапсов, а также для подключения их к биосистемам.

Когда транзисторы обнаруживают концентрацию ионов с определенным зарядом, они переключаются, создавая сигнал, который затем может быть воспринят другими нейронами. И что очень важно, биологические нейроны работают на тех же ионных сигналах, что означает возможность соединения искусственных и естественных нервных клеток.

Венерина мухоловка. Фотография Ной Эльхардт

 

"Мы разработали нейроны на основе ионов, похожие на наши собственные, которые могут быть подключены к биологическим системам", - сказал Чи-Юань Ян, автор исследования. "Органические полупроводники имеют множество преимуществ - они являются биосовместимыми, биоразлагаемыми, мягкими и пластичными. Для их работы требуется лишь небольшое напряжение, что совершенно безвредно как для растений, так и для позвоночных животных".

Лист транзисторов, напечатанный на пластиковой пленке, который является основой новых искусственных нейронов. Тор Балхед

 

Чтобы продемонстрировать новую систему, исследователи подключили искусственные нейроны к молодой венерианской мухоловке. И действительно, электрические импульсы от искусственных нейронов были достаточно сильными, чтобы заставить мухоловку захлопнуть свои челюсти, и при этом напряжение составляло всего 0,6 вольт, что не причинило растению абсолютно никакого вреда.

По словам команды, нейроны демонстрируют форму памяти, известную как Хеббовское обучение, при котором повторная активация определенных синапсов укрепляет нейроны с обеих сторон, делая сигнал более эффективным с течением времени.

 Схема работы биологического и печатного органического электрохимического синапса, показывающая аналогию между электрополимеризацией и внедрением новых рецепторов, вызывающих долговременное потенцирование; а также процессом допирования и повышением уровня нейротрансмиттеров, приводящим к синаптическому содействию. Также показана структура мономера ETE-PC.

 

Специалисты говорят, что венерина мухоловка была выбрана для демонстрации из-за ярко выраженной реакции, но в конечном итоге искусственные нейроны могут быть интегрированы с нейронами животных и даже человека. Они могут оказаться связующим звеном между искусственными и естественными рецепторами для создания более чувствительных протезов конечностей, имплантатов и робототехники.

В других недавних исследованиях удалось создать искусственные синапсы, которые взаимодействуют с синтетическими электронными системами с помощью химических веществ-нейротрансмиттеров, таких как дофамин.

 

 Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.

 

Источники: Университет Линчепинга
https://www.nature.com/articles/s41467-022-28483-6
 https://liu.se/en/news-item/de-bygger-artificiella-nervceller

+
Написать комментарий (0)

Популярные новости

Сейчас обсуждают