Изкуствените неврони се свързват с биологични, за да контролират живите растения

Сподели

Природата е безкраен източник на вдъхновение за учените, но нашите изкуствени устройства обикновено не комуникират добре с истинското нещо. Сега изследователи от университета Линчьопинг са създали изкуствени органични неврони и синапси, които могат да се интегрират с естествените биологични системи, и демонстрираха това, като направиха мухоловка на Венера близо при поискване.

Новите изкуствени неврони се основават на по-ранните версии на екипа, които представляваха органични електрохимични вериги, отпечатани върху тънък пластмасов филм. Тъй като са направени от полимери, които могат да провеждат положителни или отрицателни йони, тези вериги формират основата на транзисторите. В новото проучване екипът оптимизира тези транзистори и ги използва за изграждане на изкуствени неврони и синапси и свързването им с биологични системи.

Когато транзисторите откриват концентрации на йони с определени заряди, те се превключват, произвеждайки сигнал, който след това може да бъде уловен от други неврони. Важно е, че биологичните неврони работят върху същите тези йонни сигнали, което означава, че изкуствените и естествените нервни клетки могат да бъдат свързани.

„Разработихме базирани на йони неврони, подобни на нашите, които могат да бъдат свързани с биологични системи“, каза Чи-Юан Янг, автор на изследването. „Органичните полупроводници имат много предимства – те са биосъвместими, биоразградими, меки и поддаващи се на оформяне. Те изискват само ниско напрежение, за да работят, което е напълно безвредно както за растенията, така и за гръбначните.

Лист от транзистори, отпечатан върху пластмасов филм, който формира основата на новите изкуствени неврони

Тор Балхед

За да демонстрират новата система, изследователите закачиха своите изкуствени неврони към жив мухоловка на Венера. И със сигурност електрическите импулси от изкуствените неврони бяха достатъчно силни, за да задействат мухоловката да затвори челюстите си, но при под 0,6 волта, достатъчно нежни, за да не навредят на растението.

Интригуващо е, че екипът казва, че невроните демонстрират форма на памет, известна като Hebbian обучение, където многократното активиране на определени синапси укрепва невроните от двете страни, което прави този сигнал по-ефективен с течение на времето.

Екипът казва, че мухоловката на Венера е избрана за демонстрацията поради това колко ясна е реакцията, но в крайна сметка изкуствените неврони могат да бъдат интегрирани с животински и дори човешки неврони. Те биха могли да открият, че преодоляват пропастта между изкуствени и естествени неврони за по-отзивчиви протези, импланти и роботика.

Други скорошни изследвания успяха да направят изкуствени синапси, които комуникират със синтетични електронни системи, използвайки невротрансмитерни химикали като допамин.

Новото изследване е публикувано в списанието Природни комуникации.

Източник: Университет Линчопинг



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели