Создан искусственный нейрон, понимающий язык мозга

Специалисты разработали искусственный нейрон, который воспроизводит ключевые характеристики настоящих нервных клеток: от амплитуды электрических импульсов до их энергозатрат и частоты. Таким образом устройство может говорить с живыми клетками на их языке.

Ученые отмечают, что живые нейроны обмениваются информацией через короткие электрические импульсы – спайки. Их амплитуда составляет около 70-130 милливольт, а энергия – от 0,3 до 100 пикоджоулей. До сих пор искусственные аналоги требовали гораздо больших напряжений и энергозатрат, из-за чего не могли полноценно взаимодействовать с живыми системами.

В исследовании специалисты применяли мемристор (элемент, меняющий сопротивление в зависимости от предыдущих воздействий), изготовленный с помощью белковых нанопроводов. Это позволило снизить порог работы устройства до ~60 мВ при токе ~1,7 нА.

Новый нейрон генерирует импульсы амплитудой до 120 мВ и с энергией от 0,2 до 37 пикоджоулей, что находится в пределах биологических значений. Частота срабатываний регулируется параметрами цепи и демонстрирует поведение, схожее с настоящими нейронами: реакция усиливается при росте стимулов, но затем выходит на насыщение.

Важнейшей частью исследования была проверка взаимодействия с живыми клетками. Ученые подключили искусственный нейрон к кардиомиоцитам, клеткам сердечной мышцы. Когда ритм их сокращений увеличился под действием норадреналина (с ~0,4 до ~0,6 Гц), искусственный нейрон начал выдавать собственные спайки. То есть устройство напрямую отреагировало на биологический сигнал.

Ранее ученые из Массачусетского технологического института (MIT) создали бюстгальтер, который при помощи ультразвукового модуля поможет в домашних условиях выявить рак груди на ранних стадиях. Для этого даже не требуется посещения больницы.