Естественный и искусственный нейроны смогли связать через интернет

Созданная система смогла поддерживать связь и проявлять свойства живых нейронных сетей.

Группа ученых из Великобритании, Германии, Италии, и Швейцарии под руководством Алексантроу Серба из Саутгемптонского университета смогли связать нейроны из кремния и естественные их аналоги при помощи мемстора. Согласно статье опубликованной в Nature Scientific Reports  все элементы системы находились в разных уголках Европы, а передача данных осуществлялась при помощи сети Интернет.

Мемсторы, это устройства, имитирующие одно из важнейших свойств биологического синопса — долговременную потенцацию. В нейронных связях природного происхождения (к примеру — в человеческом мозге) чем дольше поддерживается связь между нейронами, тем прочнее она становится, и тем быстрее осуществляется «передача данных». Фактически мемсторы представляют собой электронные элементы, которые изменяют свое сопротивление в зависимости от того, какой заряд через них протекает.

Естественный и искусственный нейроны смогли связать через интернет

Первым элементом созданной сети стал кремниевый нейрон, представляющий собой вполне привычную нам интегральную схему, состоящую из транзисторов. Это устройство генерировало электрические импульсы, которые передавались на мемристор, а затем через микроэлектрод — на выделенный нейрон гиппокампа мыши. Напряжение, которое передавал кремниевый нейрон своему биологическому собрату, напоминало возбуждающие постсинаптические потенциалы, схожие с нейронными импульсами в мозге. Такой гибридный синапс назвали синаптором.

Для имитации пластичности синапсов, на мемристор подавали сигнал через два полюса. На первый поступало возбуждение от искусственного нейрона, а на второй возвращался ответ от биологического нейрона, формируя таким образом постсинаптический вход.

Естественный и искусственный нейроны смогли связать через интернет
Synaptors connect silicon and brain neurons in hybrid network

Для передачи импульса от электронного нейрона, к биологическому была создана отдельная система. Импульсы нейрона регистрировали с помощью метода локальной фиксации потенциала и по микроэлектроду они поступали во второй мемристор, который преобразовывал его для “понимания” биологической клеткой, и наоборот.

Особая изюминка всей системы — это расположение её компонентов. Кремниевые нейроны находились в Цюрихе, мемристоры — в Саутгемптоне, а культура мышиных нейронов — в итальянской Падуе. Система использовала протокол UDP для передачи данных через интернет.

В ходе эксперимента учёным удалось смоделировать долговременную связь аналогичную глутаматергическим синапсам гиппокампа. Искусственный нейрон производил электрические сигналы определенной частоты, а мемристоры взяли на себя роль постсинаптической мембраны, которая должна имитировать функции пластичности в мозге. Мемристоры меняли частоту импульсов в ответ на реакцию от подаваемого напряжения на биологическую клетку.

Успех данного эксперимента может послужить дальнейшему исследованию и улучшению подобных систем. Потенциально технология может применяться в области терапии сердечной аритмии, гипертонии, повреждений спинного мозга и болезни Паркинсона.

Читайте также

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

Anthropic заблокировала пять случаев использования Claude для потенциально опасных биологических исследований

Anthropic заблокировала пять случаев использования Claude для потенциально опасных биологических исследований

ИИ-агенты OpenAI тайно общались через сторонние сайты

ИИ-агенты OpenAI тайно общались через сторонние сайты

ИИ научился различать мысленно произнесенные слова с точностью 78%

ИИ научился различать мысленно произнесенные слова с точностью 78%

ИИ и квантовые технологии объединили для анализа МРТ-снимков головного мозга

ИИ и квантовые технологии объединили для анализа МРТ-снимков головного мозга

OpenAI использовала 10 000 ИИ-агентов для решения задачи тысячелетия

OpenAI использовала 10 000 ИИ-агентов для решения задачи тысячелетия

Умное покрытие спасет сверхпроводники от перегорания

Умное покрытие спасет сверхпроводники от перегорания

Астрофизические алгоритмы применили для моделирования земной аэродинамики

Астрофизические алгоритмы применили для моделирования земной аэродинамики

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Два частных спутника сблизились на расстояние всего 200 метров на орбите

Два частных спутника сблизились на расстояние всего 200 метров на орбите

Солнце могло поглотить суперземлю в несколько раз массивнее Земли

Солнце могло поглотить суперземлю в несколько раз массивнее Земли

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте