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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Оптические системы сортировки и AI для черники и фруктов 14.02.2026

Каждый год потребители ожидают увидеть на прилавках свежие, ровные по размеру и цвету ягоды черники без признаков порчи или обезвоживания, при этом производители стремятся минимизировать потери и сохранить естественную привлекательность продукта. В эпоху растущих требований к качеству и дефицита квалифицированной рабочей силы традиционные методы сортировки фруктов уже не всегда справляются с задачей. Именно поэтому компании активно внедряют оптические сканеры в сочетании с искусственным интеллектом, способные анализировать ягоды с невероятной точностью и скоростью, сохраняя при этом их товарный вид. На выставке Fruit Logistica 2026 в Берлине компания Tomra Food презентовала свои последние достижения в области постуборочной обработки. Центральное место на стенде занимает совершенно новая оптическая сортировочная система, специально разработанная для свежей черники и предназначенная для использования непосредственно в упаковочных цехах. Эта машина охватывает весь путь ягод - от загруз ...>>

Монитор ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3 13.02.2026

Для многих поклонников компьютерных игр выбор монитора - это всегда поиск идеального баланса между потрясающей картинкой, молниеносной скоростью отклика и надежностью в длительных игровых сессиях. Технология QD-OLED уже несколько лет задает высокую планку качества изображения, предлагая глубокий черный цвет, яркие краски и практически мгновенную реакцию пикселей. Однако даже у самых продвинутых панелей оставались слабые места: уязвимость к царапинам, цветовые искажения под определенными углами и заметное отражение в освещенных помещениях. Компания ASUS решила серьезно улучшить ситуацию и представила третье поколение своего популярного 32-дюймового флагмана - ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3. В основе новинки лежит современная 32-дюймовая QD-OLED панель с разрешением 4K (3840 x 2160 пикселей), которая обеспечивает невероятную детализацию и точность цветопередачи. Частота обновления достигает 240 Гц, что делает картинку исключительно плавной даже в самых динамичных сценах шутеров или ...>>

Случайная новость из Архива Микросхемы SRAM Renesas RMLV0816B и RMLV0808B с высокой радиационной стойкостью 21.12.2014 Компания Renesas Electronics объявила о выпуске пяти новых моделей микросхем статической памяти с произвольным доступом с пониженным энергопотреблением (Advanced LP SRAM), относящихся к сериям RMLV0816B и RMLV0808B. Они имеют плотность 8 Мбит и изготавливаются по нормам 110 нм. Зачем же использовать такой "грубый" техпроцесс, когда микросхемы для потребительской мобильной электроники уже давно выпускаются по гораздо более тонким нормам? Все дело в том, что за счет увеличения элементов удается повысить радиационную стойкость. По словам производителя, в новой памяти исключены однократные сбои (Soft Error или Single-Event Upset, SEU) и защелкивание транзисторов (Latch-up). Причиной однократных сбоев является импульс тока, возникающий при попадании в ячейку иона. Он переводит ячейку в противоположное состояние, но схема остается в работоспособном состоянии. Поскольку размеры транзистора в новых микросхемах сравнительно велики, для переключения требуется такой большой заряд, что вероятность возникновения сбоя стремится к нулю. Кроме того, в схему ячейки введен специальный конденсатор. В отличие от коррекции ошибок с помощью ECC, такой подход позволяет предотвратить одновременное возникновение нескольких ошибок. Применение этого и других приемов, по оценке Renesas, позволило получить такую же степень радиационной стойкости, как и в случае микросхем, выпускаемых по нормам 150 нм. Что касается защелкивания транзисторов, его причиной является вызванный ионом импульс тока, который приводит к открытию напоминающей тиристор схемы, образуемой паразитными структурами из пар транзисторов разного типа. В результате защелкивания ток через транзисторы растет даже после прекращения воздействия иона, что может привести к перегреву и выходу микросхемы из строя. В новой памяти на монокристаллической подложке сформированы только транзисторы с каналом n-типа, а транзисторы с каналом p-типа сформированы как тонкопленочные транзисторы с использованием поликристаллического кремния, что исключает образование тиристора из паразитных структур и принципиально устраняет риск защелкивания транзисторов. Попутно это позволило уменьшить площадь ячейки и размеры кристалла, приблизив эти показатели к показателям памяти, выпускаемой по нормам 65 нм. Потребляемый ток в режиме ожидания не превышает 2 мкА при температуре 25°C, что делает микросхемы подходящими для хранения данных в устройствах с резервным батарейным питанием. В планах Renesas - выпуск такой памяти плотностью 16 Мбит.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026