Ученые заставили живые нервные клетки общаться с синтетическими при помощи естественной биохимии человеческого мозга. Это еще на шаг приближает нас к соединению живого мозга с компьютером.
В мозге нейроны пропускают сигналы туда и обратно через промежутки, называемые синапсами. Связь укрепляется каждый раз, когда между нейронами проходит сигнал. Именно этот механизм лежит в основе любого обучения и формирования привычек. Чем чаще вы активируете одну и ту же последовательность нейронов, тем более “проторенной” становится эта нервная дорожка. Соответственно, сигналы по ней проходят быстрее.
Это дает органическому мозгу огромное преимущество перед традиционным компьютером. Потому ученые работают над созданием компьютерной системы, которая бы имитировала “архитектуру” мозга, используя при этом искусственные нейроны и синапсы.
Впервые исследователям удалось разработать искусственный синапс только в 2017 году. Система состояла из трех электродов, помещенных в электролит. Электроды работали как нейроны, посылая электрические сигналы через воду (синапс) друг другу.
В новом исследовании команда сделала шаг вперед, создав биогибридный искусственный синапс. На этот раз устройство состоит из двух мягких полимерных электродов, снова разделенных раствором электролита. Но главное отличие заключается в том, что на поверхность одного из электродов помещены живые нейроэндокринные клетки крыс. Такие клетки выделяют нейромедиатор дофамин, который влияет на поведение животного, изменяя проводимость нейронов и мотивируя крысу совершать те или иные поступки.
Тесты показали, что этот же механизм работает и с искусственными нейронами. Когда живые клетки высвобождают нейротрансмиттеры, те реагируют с электродом под ними. Это заставляет электрод вырабатывать ионы, которые затем проходят через электролит к другому электроду, изменяя его проводящее состояние. Таким образом, наблюдается естественная передача сигнала от живого нейрона к искусственному.
По словам ученых, это значительный прорыв, ведь созданный биогибридный искусственный синапс использует те же электрохимические сигналы, которые использует органический мозг. Такой биогибридный искусственный синапс может быть использован в устройствах, которые позволяют людям напрямую подключаться и управлять компьютерами с помощью сигналов мозга. Также технология может быть использована при создании реального “мозгоподобного” компьютера.
Исследование проводилось учеными Стэнфордского университета, Итальянского технологического института и Эйндховенского технологического университета. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Materials.
