Искусственные органические нейроны

16.01.2023

Исследователи из Линчепингского университета (LiU), Швеция, создали искусственный органический нейрон, точно повторяющий характеристики биологических нервных клеток. Этот искусственный нейрон может стимулировать природные нервы, что делает его перспективной технологией для различных медицинских процедур в будущем.

В лаборатории органической электроники LOE продолжается работа по разработке все более функциональных искусственных нервных клеток. В 2022 году команда ученых во главе с доцентом Симоной Фабиано продемонстрировала, как искусственный органический нейрон можно интегрировать в живое хищное растение, чтобы контролировать открывание и закрывание его пасти. Эта синтетическая нервная клетка соответствовала 2 из 20 характеристик, отличающих ее от биологической нервной клетки.

Исследователи из LiU разработали новую искусственную нервную клетку под названием "органический электрохимический нейрон на основе проводимости" или c-OECN, точно имитирующую 15 из нейронов. 20 нейронных особенностей, характеризующих биологические нервные клетки, что делает их функционирование намного похожим на естественные нервные клетки.

Одной из ключевых проблем в создании искусственных нейронов, эффективно имитирующих настоящие биологические нейроны, является способность включить ионную модуляцию. Традиционные искусственные нейроны, изготовленные из кремния, могут эмулировать многие нейронные функции, но не могут общаться через ионы. Напротив, c-OECN используют ионы, чтобы продемонстрировать несколько ключевых особенностей настоящих биологических нейронов", - говорит Симоне Фабиано, главный исследователь группы органической наноэлектроники в LOE.

В 2018 году исследовательская группа Линчепингского университета была одной из первых, кто разработал органические электрохимические транзисторы на основе ведущих полимеров n-типа, являющихся материалами, которые могут производить отрицательные заряды. Это позволило создавать комплементарные органические электрохимические схемы для печати. С тех пор группа работает над оптимизацией этих транзисторов, чтобы их можно было печатать в печатном станке на тонкой пластиковой фольге. В результате, теперь можно напечатать тысячи транзисторов на гибкой подложке и использовать их для разработки искусственных нервных клеток.

В недавно разработанном искусственном нейроне ионы используются для управления потоком электронного тока через ведущий полимер n-типа, что приводит к скачкам напряжения устройства. Этот процесс похож на происходящее в биологических нервных клетках. Уникальный материал в искусственной нервной клетке также позволяет увеличивать и уменьшать ток почти идеальной колокольчатой ​​кривой, напоминающей активацию и инактивацию каналов ионов натрия, обнаруженные в биологии.

В экспериментах, проведенных в сотрудничестве с Каролинским институтом (KI), новые нейроны c-OECN были подключены к блуждающему нерву мышей. Результаты показывают, что искусственный нейрон может стимулировать нервы мышей, вызывая изменение частоты сердечных сокращений на 4,5%.

Тот факт, что искусственный нейрон может стимулировать сам блуждающий нерв, в долгосрочной перспективе может проложить путь для важных применений в разных формах лечения. В общем, органические полупроводники имеют преимущество в том, что они биосовместимы, мягки и пластичны, тогда как блуждающий нерв играет ключевую роль, например, в иммунной системе и метаболизме организма.

<< Назад: Открыт принципиально новый способ охлаждения 17.01.2023

>> Вперед: Суперурожайный рис 16.01.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Часы SmartWatch 2 от Sony 30.06.2013 Компания Sony представила второе поколением своих "умных" часов с сенсорным экраном - SmartWatch 2 . Работающие на системе Android часы придут на смену прошлогодней модели Sony - SmartWatch. От нее они отличаются увеличенным дисплеем (1,6 дюйма вместо 1,3) и возросшим разрешением (220 на 176 точек вместо 128 на 128 точек). Кроме того, новые часы поддерживают технологию беспроводной связи NFC (она позволяет быстро установить соединение между двумя устройствами) и не боятся брызг воды. Плавать и принимать душ в часах, однако, нельзя. Как и предыдущая модель, SmartWatch 2 совмещает в себе функции часов и пульта дистанционного управления для смартфона. К мобильному аппарату (требуется, чтобы он работал на Android 4.0 и выше) часы подключаются через Bluetooth. Нажимая на экран часов, можно управлять камерой смартфона, принимать или отклонять звонки, читать SMS, письма и сообщения из социальных сетей, регулировать громкость плеера или переключать треки. На часы можно устанавливать только приложения, написанные специально для них. "Обычные" программы для смартфонов и планшетов на Android на устройстве запускать нельзя. SmartWatch 2 поступят в продажу в сентябре 2013 года. Сколько будут стоить часы, Sony пока не сообщает. Цена на предыдущую модель на момент старта продаж, напомним, составляла 150 долларов США. "Умные часы", то есть устройства, совмещающие возможности часов и КПК, выпускаются с начала 2000-х годов. В последние годы интерес к ним возрос - так, часы Pebble, по возможностям схожие со SmartWatch, стали абсолютными рекордсменами по сборам на сайте Kickstarter. По слухам, выпуск "умных часов" планируют компании Apple, Microsoft и Samsung.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025