Впервые создан искусственный нейрон, который «шепчет» реальным клеткам мозга

Инженеры Массачусетского университета в Амхерсте разработали искусственный нейрон, не похожий ни на один другой.

В ходе экспериментов их недавно созданная модель смогла напрямую взаимодействовать с биологическим нейроном удивительно реалистичным и «тихим» способом.

Поток электрической информации от клетки к клетке требует примерно такого же напряжения и энергии, что и естественная связь нейронов.

Прорыв — это первый прорыв в этой области, утверждают исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте, который несколько сокращает расстояние между нашим мозгом и нашими компьютерами.

По теме: Ученые создали функциональную клетку мозга на основе смеси соли и воды

Ученые уже много лет разрабатывают синтетические клетки мозга и соединяют их в сложные машины, но их простые функции бледнеют по сравнению с теми, что у нас мозг.

Это новейшее творение как никогда близко к имитации реального.

«Предыдущие версии искусственных нейронов потребляли в 10 раз больше напряжения и в 100 раз больше энергии, чем та, которую мы создали», — говорит инженер Цзюнь Яо.

Это похоже на то, как искусственный нейрон «кричит» верхней частью легких типичному человеческому нейрону. Весь этот крик требует много энергии, и если он слишком громкий, получатель может быть перегружен и упустить суть сообщения.

То, что Яо и его коллеги создали, — это искусственный нейрон, который, по сути, может «шептать» нам самим.

«Наш регистрирует только 0,1 вольт, что примерно столько же, сколько нейроны в нашем теле», — говорит Яо.

Другие ученые убедили искусственные нейроны взаимодействовать с реальными клетками мозга менее естественными способами – например, с помощью света.

Но этот новый прорыв воспроизводит более традиционную систему.

Ключевым моментом в этом случае было использование белковых нанопроволок, выращенных бактериями. Поскольку эти структуры созданы естественным путем, они могут выживать во влажной среде, как настоящие нейроны.

Подобные модели, как пишут Яо и его коллеги, «расширяют потенциал» «нейроморфной интеграции».

«В настоящее время у нас есть все виды носимых электронных сенсорных систем, но они сравнительно неуклюжи и неэффективны», — объясняет Яо.

«Каждый раз они воспринимают сигнал от наше тело, им приходится электрически усиливать его, чтобы компьютер мог его проанализировать. Этот промежуточный этап усиления увеличивает как энергопотребление, так и сложность схемы, но датчики, построенные на наших низковольтных нейронах, могут обойтись вообще без усиления».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.