Co sobie wyobrażasz, jeśli pominiesz termin „sztuczne neurony”? Z pewnością coś w rodzaju drutów w osłonie, które są nam regularnie pokazywane w filmach science fiction. Jednak w życiu wszystko wygląda inaczej. Chociaż, co prawda, jest nie mniej futurystyczny i interesujący. Na przykład, międzynarodowy zespół naukowców niedawno wynalazł sztuczne neurony na chipach krzemowych, które zachowują się jak prawdziwe. To pierwsze tego typu urządzenie. Co zresztą nadaje się do przeszczepów u ludzi.
Dlaczego potrzebne są sztuczne neurony?
Według strony internetowej Uniwersytetu w Bath (Wielka Brytania), nowe sztuczne neurony doskonale nadają się do leczenia chorób przewlekłych, takich jak niewydolność serca, choroba Alzheimera i inne problemy związane ze zwyrodnieniem włókien nerwowych. Niezwykle ważne jest, aby sztuczne neurony nie tylko zachowywały się tak samo jak neurony biologiczne, ale także praktycznie nie potrzebowały źródła zasilania (wbudowana bateria „wytrzyma całe życie”), co czyni je idealnymi do stosowania w implantach medycznych i innych bioelektrycznych urządzenia.
Zespół badawczy, kierowany przez Uniwersytet w Bath, w skład którego wchodzą naukowcy z uniwersytetów w Bristolu, Zurychu i Auckland, twierdzi, że sztuczne neurony reagują na sygnały elektryczne z układu nerwowego jak prawdziwe, co wielu próbowało osiągnąć od dziesięcioleci.
Eksperci podają również przykład wykorzystania technologii. Na przykład w przypadku niewydolności serca neurony u podstawy mózgu nie reagują prawidłowo na sygnały z układu nerwowego, a one z kolei nie wysyłają właściwych sygnałów do serca, które nie działa tak, jak powinno. Zastąpienie „zepsutych” neuronów sztucznymi rozwiązuje ten problem.
Jednym z głównych wyzwań projektowych była nieliniowa odpowiedź neuronów. Odpowiedzi neuronów mogą być nieprzewidywalne: jeśli wysyłany sygnał jest bardzo silny, nie jest wcale konieczne, aby odpowiedź była taka sama. Obliczenia matematyczne i staranne modelowanie oparte na tych nieliniowych odpowiedziach pozwoliły na stworzenie sztucznych neuronów, które reagują na bodźce w taki sam sposób, jak żyłyby zdrowe tkanki.
Film promocyjny:
Po wywnioskowaniu wzorców na podstawie modeli matematycznych, naukowcy opracowali chipy krzemowe, które wiernie odtwarzają biologiczne kanały jonowe (jeden z głównych składników zapewniających przewodnictwo funkcji neuronów), zanim udowodnili, że ich „neurony krzemowe” dokładnie naśladują, jak działają prawdziwe.
Stworzenie takich neuronów sugeruje, że obecnie można za ich pomocą zastąpić stare lub już martwe ścieżki i komórki w celu przywrócenia różnych funkcji organizmu. W szczególności nowy wynalazek będzie użyteczny dla pacjentów z rozwijającą się chorobą Alzheimera i innymi podobnymi stanami.
Vladimir Kuznetsov
