Нейрон из пробирки работает как настоящий
Инженеры из Университета Массачусетса создали искусственный нейрон, который невозможно отличить от настоящего. Он срабатывает, обучается и реагирует на химические сигналы точно как биологическая нервная клетка. И самое главное — потребляет столько же энергии, сколько нейроны в нашем мозге.
Проблема была серьёзной. Все предыдущие попытки создать искусственные нейроны упирались в энергетику — они требовали в 10 раз больше напряжения и в 100 раз больше мощности, чем клетки нашего мозга.
И вот прорыв. Команда под руководством Шуай Фу построила нейрон вокруг мемристора — этакого резистора с памятью. Но смысл не в самом мемристоре. Главный секрет — в белковых нанопроводах от бактерии с труднопроизносимым именем Geobacter sulfurreducens. Эта микроскопическая штука производит проводящие нанопровода, которые снижают напряжение переключения до 60 милливольт. Ток при этом — всего 1,7 наноампера. Это примерно столько же, сколько потребляют нейроны в вашей голове прямо сейчас, пока вы читаете этот текст.
Но энергоэффективность — полдела. Искусственный нейрон научили полному циклу работы настоящей нервной клетки. Накопление заряда перед выстрелом, резкий спайк при активации, возврат в состояние покоя... даже рефрактерный период включили — короткую паузу после срабатывания, когда нейрон "отдыхает".
Затем исследователи добавили химические сенсоры для обнаружения ионов натрия и нейромедиаторов типа дофамина. Теперь искусственный нейрон реагирует на химические сигналы окружающей среды точно так же, как биологический меняет своё поведение в ответ на нейромодуляцию.
А потом произошло самое интересное. Исследователи подключили свой нейрон к живым клеткам человеческого сердца — кардиомиоцитам. И он заработал! Мало того, искусственный нейрон в реальном времени интерпретировал биологические сигналы и даже зафиксировал изменения активности клеток после воздействия норадреналина.
Представьте носимые сенсоры, которым не нужны усилители сигнала. Или нейроинтерфейсы, работающие на том же "языке", что и ваш мозг. Восстановление повреждённых нейронных цепей? Теоретически возможно. Правда, пока это всё лабораторные эксперименты, до клинических испытаний ещё далеко.
@vselennayaplus