Reușita unor cercetători suedezi: Celule nervoase artificiale, aproape de cele biologice
Reușita unor cercetători suedezi: Celule nervoase artificiale, aproape de cele biologice. Oamenii de știință au creat un neuron artificial care poate stimula nervii naturali, ceea ce-l face o tehnologie promițătoare pentru diferite tratamente medicale în viitor
Un neuron organic artificial, care imită îndeaproape caracteristicile celulelor nervoase biologice, a fost creat de cercetătorii de la universitatea Linköping (LiU), din Suedia.
„Una dintre provocările cheie în crearea de neuroni artificiali care imită eficient neuronii biologici reali este capacitatea de a încorpora modularea ionică. Neuronii artificiali tradiționali din siliciu pot emula multe caracteristici neuronale, dar nu pot comunica prin ioni. În schimb, c-OECN folosesc ioni pentru a demonstra mai multe caracteristici cheie ale neuronilor biologici reali”, spune Simone Fabiano, cercetător principal al grupului de Nanoelectronică organică de la LOE.
În 2022, o echipă de oameni de știință condusă de profesorul asociat Simone Fabiano a demonstrat modul în care un neuron organic artificial ar putea fi integrat într-o plantă carnivoră vie pentru a controla deschiderea și închiderea mecanismului său de captare.
În cel mai recent studiu al echipei, publicat joi, în revista Nature Materials, aceiași cercetători de la LiU au dezvoltat o nouă celulă nervoasă artificială numită „neuron electrochimic organic bazat pe conductanță” sau c-OECN, care imită îndeaproape 15 din cele 20 de trăsături neuronale care caracterizează celulele nervoase biologice, făcându-l să funcționeze foarte asemănător cu celulele nervoase naturale.
Acest proces este similar cu cel care are loc în celulele nervoase biologice
În 2018, cercetatorii de la LOE au fost printre primii care au dezvoltat tranzistori electrochimici organici bazați pe polimeri conductori de tip n, respectiv materiale care pot conduce sarcini negative.
Ca rezultat, în prezent este posibilă imprimarea unor tranzistori pe un substrat flexibil folosiți pentru a dezvolta celule nervoase artificiale.
În neuronul artificial nou dezvoltat, ionii sunt utilizați pentru a controla fluxul de curent electronic printr-un polimer conducător de tip n, ceea ce creează vârfuri de tensiune în dispozitiv.
Acest proces este similar cu cel care are loc în celulele nervoase biologice. Materialul unic din celula nervoasă artificială permite, de asemenea, creșterea și scăderea curentului într-o curbă aproape perfectă în formă de clopot, care seamănă cu activarea și inactivarea canalelor ionice de sodiu în biologie.
„Câțiva alți polimeri prezintă acest comportament, dar numai polimerii rigizi sunt rezistenți la dezordine, permițând funcționarea stabilă a dispozitivului”, spune Simone Fabiano.
În experimentele efectuate în colaborare cu Institutul Karolinska (KI), noii neuroni c-OECN au fost conectați la nervul vag al unor șoareci. Rezultatele arată că neuronul artificial ar putea stimula nervii șoarecilor, provocând o schimbare de 4,5% a ritmului cardiac.
Faptul că neuronul artificial poate stimula însuși nervul vag ar putea, pe termen lung, să deschidă calea pentru aplicații esențiale în diferite forme de tratament medical.
Următorul pas pentru cercetători va fi reducerea consumului de energie al neuronilor artificiali, care este încă mult mai mare decât cel al celulelor nervoase umane.
Potrivit acestuia, imitarea celulelor nervoase le-ar putea permite oamenilor de știință să înțeleagă mai bine creierul și să construiască circuite capabile să îndeplinească sarcini inteligente.
Lucrările pentru dezvoltarea celulelor nervoase artificiale din ce în ce mai funcționale continuă la Laboratorul de Electronică Organică (LOE).
