Οι επιστήμονες ανέπτυξαν τεχνητά νευρώματα που το μυαλό αντιλαμβάνεται ως δικά του σήματα

Νέα τεχνητά νευρικά κύτταρα «εκτυπωμένα» με μέθοδους

*Οι μηχανικοί του Northwestern University δημιούργησαν για πρώτη φορά εκτυπώσιμα συστήματα που όχι μόνο μιμούνται τη λειτουργία των νευρικών κυττάρων, αλλά μπορούν επίσης να αλληλεπιδρούν απευθείας με ζωντανό εγκεφαλικό ιστό. Αυτό ανοίγει το δρόμο για την ανάπτυξη πιο εξελιγμένων διεπαφών «ανθρώπου – υπολογιστή» και νευρομορφικών υπολογιστών.*

1. Τι ακριβώς εκτυπώθηκε
- Μολύβι – μίγμα νάνου μορίων μοβιδενίου δισουλφιδος και γραφένιον.

- Υπόστρωμα – ευέλικτο πολυμερές, πάνω στον οποίο εφαρμόζεται η σχεδίαση με εκτυπωτή ροής.

- Μετά την εφαρμογή του δείγματος το υπόστρωμα διέρχεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό αποσπά μέρος του σύνδεσμου πολυμερούς, αφήνοντας μόνο λεπτές αγώγιμες διαδρομές (φίλαμεντα/νήματα).

2. Πώς λειτουργεί
- Τα παραγόμενα φίλαμεντα μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα με τις ίδιες μορφές και χρονικές ιδιότητες όπως τα βιολογικά σήματα των νευρών – από μοναδικούς spike μέχρι «πακέτο» παλμούς.

- Έτσι, τα εκτυπωμένα στοιχεία μπορούν να παράγουν και να ελέγχουν ηλεκτρικά σήματα όπως ζωντακά νευρικά κύτταρα.

3. Πειραματική επιβεβαίωση
- Τα τεχνητά νευρώνες συνδέθηκαν με τμήματα του εγκεφαλοσφαιρίου μύα.

- Οι ζωντακοι κυττάροι αντιδράσαν στα σήματα των εκτυπωμένων νευρών ως προς τα δικά τους: ενεργοποιήθηκαν οι νευρικές αλυσίδες, επιβεβαιώνοντας την συμφωνία μορφής και συχνότητας των σημάτων.

4. Γιατί είναι σημαντικό
Η δυνατότητα που ανοίγει τις διεπαφές «εγκεφαλή – υπολογιστής» με πιο ακριβή και βιολογικά συμβατή αλληλεπίδραση, νευροπρόθεσμους, αποκατάσταση της όρασης, του ήχου, κινητικών λειτουργιών, ενεργειακή απόδοση. Οι νευρομορφικές υπολογιστικές τεχνικές μπορεί να είναι 10 000 φορές πιο οικονομικές σε σύγκριση με κλασσικούς υπολογιστές.

Σύνολο
Τα εκτυπωμένα νευρώνες, δημιουργηθέντα από νάνους μοβιδενίου και γραφένιον, μπορούν να παράγουν ηλεκτρικά σήματα ταυτόσημα με βιολογικά. Είναι το πρώτο βήμα προς την ανάπτυξη υψηλής αποδοτικότητας διεπαφών εγκεφαλή-υπολογιστή, νευροπρόθεσμων και ενεργειακά οικονομικών υπολογιστικών συστημάτων του μέλλοντος.