Инженеры из Северо-Западного университета совершили прорыв в нейротехнологиях, разработав печатные искусственные нейроны, способные напрямую взаимодействовать с биологическими клетками мозга. Эти гибкие и доступные устройства генерируют электрические импульсы, которые имитируют сигналы живых нейронов, позволяя эффективно «общаться» с мозговой тканью.
В ходе лабораторных испытаний на срезах мозга мышей искусственные нейроны успешно спровоцировали реакцию реальных клеток. Данный эксперимент подтвердил высокий уровень совместимости между созданной электроникой и сложными биологическими нейронными сетями.
Технология создания искусственных нейронов
В основе разработки лежит использование мягких материалов, наносимых методом аэрозольной струйной печати на гибкую полимерную подложку. Ключевыми компонентами выступают наночастицы дисульфида молибдена, выполняющие роль полупроводника, и графен, используемый как проводник.
Путем частичного разложения полимерной основы исследователи формируют узкий проводящий канал, который позволяет точно имитировать электрический импульс нейрона. Такая архитектура обеспечивает генерацию широкого спектра сигналов: от одиночных всплесков до непрерывных импульсов и паттернов, идентичных естественной активности мозга.
Результаты интеграции с биологическими системами
Для подтверждения эффективности технологии ученые применили созданные электронные сигналы к срезам мозжечка мышей. Исследование показало, что искусственные импульсы полностью синхронизированы с биологическими по форме и времени воздействия. Это позволяет электронике не просто имитировать активность, но и полноценно активировать живые нейроны, запуская работу нейронных цепей.
Перспективы и энергоэффективность
Разработка открывает широкие горизонты для развития интерфейсов «мозг-компьютер», создания инновационных нейропротезов и энергоэффективных вычислительных архитектур. Марк Херсам, руководитель проекта, подчеркивает, что человеческий мозг остается эталоном энергоэффективности, и перенос его принципов работы в вычислительные системы может стать ключом к развитию будущих технологий.
Важным преимуществом является сам процесс производства: метод аддитивной печати минимизирует отходы, нанося материалы исключительно в необходимых точках. Это делает технологию экологически устойчивой, что крайне важно на фоне стремительного роста энергозатрат, связанных с развитием современного искусственного интеллекта.
