«ایجاد نورون‌های آلی مصنوعی» تقریباً شبیه سلول‌های عصبی بیولوژیکی
به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، کار برای توسعه سلول‌های عصبی مصنوعی با عملکرد فزاینده در آزمایشگاه الکترونیک ارگانیک، LOE ادامه دارد. در سال ۲۰۲۲، تیمی از دانشمندان به سرپرستی دانشیار سیمون فابیانو نشان دادند که چگونه یک نورون آلی مصنوعی می‌تواند در یک گیاه گوشتخوار زنده ادغام شود تا باز و بسته شدن ماو آن را کنترل کند. این سلول عصبی مصنوعی دارای ۲ ویژگی از ۲۰ ویژگی است که آن را از یک سلول عصبی بیولوژیکی متمایز می‌کند.
در جدیدترین مطالعه خود که امروز (۱۲ ژانویه) در ژورنال Nature Materials منتشر شد، همان محققان در LiU یک سلول عصبی مصنوعی جدید به نام «نرون الکتروشیمیایی آلی مبتنی بر رسانایی» یا c-OECN ایجاد کرده اند که از نزدیک ۱۵ مورد از سلول‌های عصبی را تقلید می‌کند. ۲۰ ویژگی عصبی که سلول‌های عصبی بیولوژیکی را مشخص می‌کند، عملکرد آن را بسیار شبیه به سلول‌های عصبی طبیعی می‌کند.
نورون‌های مصنوعی توسط محققان دانشگاه لینکوپینگ ایجاد شده است. منبع: ثور بلخد
یکی از چالش‌های کلیدی در ایجاد نورون‌های مصنوعی که به طور موثر از نورون‌های بیولوژیکی واقعی تقلید می‌کنند، توانایی ترکیب مدولاسیون یونی است. نورون‌های مصنوعی سنتی ساخته شده از سیلیکون می‌توانند بسیاری از ویژگی‌های عصبی را تقلید کنند، اما نمی‌توانند از طریق یون‌ها ارتباط برقرار کنند. سیمون فابیانو، محقق اصلی گروه نانوالکترونیک آلی در LOE می‌گوید در مقابل، c-OECNها از یون‌ها برای نشان دادن چندین ویژگی کلیدی نورون‌های بیولوژیکی واقعی استفاده می‌کنند.
در سال ۲۰۱۸، این گروه تحقیقاتی در دانشگاه لینشوپینگ یکی از اولین کسانی بود که ترانزیستور‌های الکتروشیمیایی آلی را بر اساس پلیمرهای رسانای نوع n که موادی هستند که می‌توانند بار‌های منفی را هدایت کنند، توسعه داد. این امکان ساخت مدار‌های الکتروشیمیایی آلی مکمل قابل چاپ را فراهم کرد.
از آن زمان، این گروه برای بهینه سازی این ترانزیستور‌ها کار می‌کند تا بتوان آن‌ها را در دستگاه چاپ روی یک فویل پلاستیکی نازک چاپ کرد. در نتیجه، اکنون می‌توان هزاران ترانزیستور را روی یک بستر انعطاف پذیر چاپ کرد و از آن‌ها برای توسعه سلول‌های عصبی مصنوعی استفاده کرد.
نورون‌های مصنوعی در دانشگاه لینکوپینگ توسعه یافتند. منبع: ثور بلخد
در نورون مصنوعی تازه توسعه‌یافته، یون‌ها برای کنترل جریان الکترونیکی از طریق یک پلیمر رسانای نوع n استفاده می‌شوند که منجر به افزایش ولتاژ دستگاه می‌شود. این فرآیند شبیه به آن چیزی است که در سلول‌های عصبی بیولوژیکی رخ می‌دهد. ماده منحصر به فرد در سلول عصبی مصنوعی همچنین اجازه می‌دهد تا جریان در یک منحنی زنگوله شکل تقریباً کامل که شبیه فعال شدن و غیرفعال شدن کانال‌های یون سدیم موجود در زیست شناسی است، افزایش و کاهش یابد.
سیمون فابیانو می‌گوید: چندین پلیمر دیگر این رفتار را نشان می‌دهند، اما تنها پلیمرهای صلب در برابر بی‌نظمی انعطاف‌پذیر هستند و عملکرد دستگاه پایدار را ممکن می‌سازند.
در آزمایش‌هایی که با همکاری موسسه کارولینسکا (KI) انجام شد، نورون‌های جدید c-OECN به عصب واگ موش‌ها متصل شدند. نتایج نشان می‌دهد که نورون مصنوعی می‌تواند اعصاب موش‌ها را تحریک کند و باعث تغییر ۴.۵ درصدی در ضربان قلب آن‌ها شود.
این واقعیت که نورون مصنوعی می‌تواند خود عصب واگ را تحریک کند می‌تواند در دراز مدت راه را برای کاربرد‌های اساسی در اشکال مختلف درمان پزشکی هموار کند. به طور کلی، نیمه هادی‌های آلی مزیت زیست سازگار، نرم و چکش خوار بودن را دارند، در حالی که عصب واگ نقش کلیدی را ایفا می‌کند، به عنوان مثال، در سیستم ایمنی بدن و متابولیسم.
گام بعدی برای محققان کاهش مصرف انرژی نورون‌های مصنوعی است که هنوز بسیار بالاتر از مصرف انرژی سلول‌های عصبی انسان است. کار‌های زیادی برای تکثیر مصنوعی طبیعت باقی مانده است.
هنوز چیز‌های زیادی در مورد مغز و سلول‌های عصبی انسان نمی‌دانیم. در واقع، ما نمی‌دانیم که سلول عصبی چگونه از بسیاری از این ۱۵ ویژگی نشان داده شده استفاده می‌کند. تقلید از سلول‌های عصبی می‌تواند ما را قادر سازد تا مغز را بهتر درک کنیم و مدار‌هایی بسازیم که قادر به انجام وظایف هوشمند هستند.
هَری کِش فوق دکترا و نویسنده اصلی مقاله علمی، می‌گوید: ما راه طولانی در پیش داریم، اما این مطالعه شروع خوبی است.
انتهای پیام/