Oamenii de știință s-au inspirat din natură și au creat pentru prima dată un neuron format din nanofire proteice care funcționează ca unul real.

Oamenii de știință s-au inspirat din natură și au creat pentru prima dată un neuron format din nanofire proteice care funcționează ca unul real.
Oamenii de știință de la Universitatea din Massachusetts Amherst (UMass) au dezvoltat un neuron artificial care imită comportamentul și caracteristicile de „greutate și dimensiune” ale neuronilor reali: dimensiunea, consumul de energie, puterea semnalului, sincronizarea și sensibilitatea la semnalele chimice. Această ultimă proprietate este crucială, deoarece sistemul nervos al organismelor vii, și al oamenilor în special, funcționează nu numai cu potențial electric, ci și cu neurotransmițători – compuși chimici care stimulează semnalele electrice în neuroni.
Dezvoltatorii, fără cea mai mică ezitare, au anunțat o descoperire în bioelectronică ce va permite fuziunea electronicii și biologiei pentru o procesare a datelor mai eficientă, similară cu cea a creierului, funcționând la un consum de energie relativ redus în comparație cu modelele moderne de inteligență artificială, precum ChatGPT. Studiul evidențiază, de asemenea, potențialul unor astfel de neuroni în medicină, informatică și interfețele creier-mașină, care ar putea rezolva problema nepotrivirii semnalelor dintre sistemele artificiale (de înaltă tensiune) și cele biologice (de joasă tensiune).
Neuronul artificial se bazează pe un memristor – un sistem de memorie bazat pe modificările rezistenței celulare – care utilizează nanofire proteice de la bacteria Geobacter sulfurreducens. Aceste nanofire au permis reducerea tensiunii de comutare a elementului la 60 mV și a curentului la 1,7 nA, ceea ce corespunde nivelurilor biologice și s-a dovedit a fi de 10 ori mai eficient decât analogii anteriori (amintiți-vă, electronica funcționează de obicei la 500 mV și peste). Memristorul a fost integrat într-un circuit format dintr-un condensator și o rezistență pentru a simula fazele activității neuronale – de la acumularea de sarcină până la creșterea acesteia și stabilizarea ulterioară pentru o nouă activitate. În plus, la circuit au fost adăugați senzori chimici pentru a detecta ioni (cum ar fi sodiul) și neurotransmițători (dopamina) pentru a simula neuromodulația – același răspuns al neuronilor la substanțe chimice, cum ar fi cofeina din ceașca de cafea de dimineațăNeuronul dezvoltat de oamenii de știință a generat impulsuri cu o energie comparabilă cu cele biologice (0,2–37 pJ) și a demonstrat un răspuns în frecvență reglat de semnale chimice. Atunci când a fost conectat la cardiomiocite (celule musculare cardiace) derivate din celule stem umane prin intermediul unei plase de senzori de grafen, acesta a fost capabil să înregistreze semnale electrice în timp real, distingând activitatea normală de modificările induse de norepinefrină, care a crescut frecvența impulsurilor – provocând o simulare a creșterii ritmului cardiac. Astfel, oamenii de știință au demonstrat că celulele vii pot interacționa perfect cu electronica și că cele două funcționează perfect împreună.
Prototipul deschide calea pentru senzori eficienți din punct de vedere energetic pentru monitorizarea celulelor, a răspunsurilor la medicamente și chiar repararea circuitelor neuronale deteriorate care apar în timpul leziunilor cerebrale sau spinale severe. În viitor, astfel de neuroni ar putea îmbunătăți interfețele creier-mașină și ar putea crea computere bazate pe sisteme biologice, integrându-se cu țesutul viu fără modificări intermediare.