09.12.2019

Ученым впервые удалось создать искусственные нейроны

Ученым впервые удалось создать искусственные нейроны

Международная группа ученых разработали искусственные нейроны, которые могут точно воспроизводить свойства и действия живых клеток. Технология описана в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Создание нейронов, которые реагируют на электрические сигналы от нервной системы также как настоящие клетки — это огромный прорыв в лечении нейроденеративных заболеваний и других патологий, при которых реальные нейроны не работают. Их искусственные аналоги смогут брать на себя выполнение нужных функций, восстанавливая разрушенные биологические цепи.

Авторы разработки сначала выяснили, как именно нейроны реагируют на электрические стимулы других нервных клеток, а затем создали сложные математические модели для контроля этой активности в искусственных нейронах. Наконец, ученые создали кремниевые чипы — синтетические схемы, точно моделирующие биологические ионные каналы.

Серия экспериментов показала, что искусственные нейроны реагируют на целый ряд стимулов, полноценно имитируя активность своих биологических аналогов. В частности, удалось воспроизвести динамику нейронов гиппокампа и дыхательных нейронов крыс.

Исследователи объясняют, что использованный ими подход объединяет несколько прорывов. Так, он позволяет достоверно оценить параметры, контролирующие поведение любых нейронов и создать физические модели аппаратного обеспечения, воспроизводящего поведение живых нейронов.

Предложенная модель является универсальной, т.е. допускает включение различных типов и функций сложных нейронов млекопитающих. Еще одно ее преимущество — минимальные затраты энергии. Искусственным нейронам нужно всего 140 нановатт энергии, благодаря чему они идеально подходят для биоэлектронных имплантатов для лечения хронических заболеваний.

Специалисты отмечают, что разработка может стать одним из важнейших научных открытий. Несмотря на то, что до клинического применения технологии еще очень далеко, она имеет колоссальные перспективы. Так, кремниевые микрочипы смогут заменить нейроны, поврежденные болезнью Альцгеймера и боковым амиотрофическим склерозом (БАС), а также стать частью «умного» кардиостимулятора, который регулирует не только частоту сердцебиения, но и обратную связь с нервной системой.



СМОТРИТЕ ТАКЖЕ