Prelomové umelé neuróny umožnia výrobu robotov s “ľudským” mozgom

0

Vedci z univerzity vo švédskom Linköpingu vytvorili umelé neuróny (mozgové bunky), ktoré by mohli byť budúcnosťou medicíny alebo prvým krokom pri výrobe robotov s ľudským mozgom. Ich objav by mohol viesť k lepšiemu pochopeniu Alzheimerovej choroby a iných neurologických chorôb a k novým liečebným postupom. Syntetické bunky napodobňujú vlastnosti biologických neurónov a môžu stimulovať prirodzené nervy.

Umelé neuróny nazvané c-OECN (conductance-based organic electrochemical neurons – organické elektrochemické neuróny založené na vodivosti) presne napodobňujú 15 z 20 vlastností biologických nervových buniek, čo znamená, že fungujú podobným spôsobom. Jednou z kľúčových výziev pri vytváraní umelých neurónov, ktoré účinne napodobňujú skutočné biologické neuróny, je schopnosť začleniť moduláciu iónov.

Tradičné umelé neuróny vyrobené z kremíka môžu napodobňovať mnohé nervové funkcie, ale nedokážu komunikovať prostredníctvom iónov. Naproti tomu c-OECN používajú ióny na demonštráciu niekoľkých kľúčových vlastností skutočných biologických neurónov. Minulý rok ten istý tím predviedol, ako by sa mohol umelý organický neurón integrovať do živej mäsožravej rastliny, aby kontroloval otváranie a zatváranie jej pasce. Spĺňal dve z 20 charakteristík, ktoré ho porovnávajú s biologickou nervovou bunkou.

Predplatné NEXTECH 2021

Najnovšia štúdia publikovaná v Nature Materials, predstavuje výrazné zlepšenie. Výskumníci predtým vyvinuli organické elektrochemické tranzistory založené na vodivých polyméroch typu n, čo sú materiály, ktoré môžu viesť negatívne náboje. To umožnilo zostaviť vytlačiteľné komplementárne organické elektrochemické obvody. Odvtedy skupina pracuje na ich optimalizácii, aby sa dali vytlačiť v lise na tenkú plastovú fóliu. Vďaka tomu dnes možno vyrobiť tisíce tranzistorov na flexibilnom substráte a použiť ich na vývoj umelých nervových buniek.

Ióny sú elektricky nabité atómy používané na riadenie prúdu cez polymér, čo vedie ku skokom v napätí zariadenia podobne ako v biologických nervových bunkách. Jedinečný materiál takisto umožňuje zvýšenie a zníženie prúdu v takmer dokonalej krivke v tvare zvona, ktorá pripomína aktiváciu a inaktiváciu sodíkových iónových kanálov v prírode.

V experimentoch vedci prepojili neuróny c-OECN s blúdivým nervom myší, kde stimulovali bunky, čo spôsobilo 4,5-percentnú zmenu srdcovej frekvencie. Vo všeobecnosti majú organické polovodiče tú výhodu, že sú biokompatibilné, mäkké a tvárne. Blúdivý nerv hrá kľúčovú úlohu napríklad v imunitnom systéme a metabolizme tela. Vedci teraz plánujú znížiť spotrebu energie umelých neurónov, ktorá je stále oveľa vyššia ako spotreba ľudských nervových buniek.

Zdroj: studyfinds.org.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať