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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Яблоки способствуют росту новых нейронов 19.02.2021 Природные соединения, содержащиеся в яблоках и ряде других фруктов, могут стимулировать образование новых нейронов. Такие результаты показало исследование, проводимое с клетками мышей. Природа позаботилась о нас лучше, чем мы думаем! Как оказалось, даже простое яблоко может сильно повлиять на работу мозга Ученым давно известно, что фитонутриенты (химические вещества, содержащиеся в растениях) могут оказывать положительное воздействие на различные органы человека, включая мозг. Исследователи из Университета Квинсленда в США и Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний обнаружили, что высокие концентрации фитонутриентов из яблок стимулируют генерацию новых нейронов, этот процесс называется нейрогенезом. Исследование показало, что лабораторно выращенные стволовые клетки мозга взрослых мышей генерируют больше нейронов, когда они "сталкиваются" с кверцетином или дигидроксибензойной кислотой - фитонутриентами, содержащимися в яблоках. Последующие тесты на мышах показали, что в различных структурах взрослого мозга, связанных с обучением и памятью, стволовые клетки размножались и генерировали больше нейронов, когда животным давали высокие дозы кверцетина или дигидроксибензойной кислоты. Воздействие на нейрогенез было сопоставимо с тем, что наблюдаются после физической активности, которая тоже стимулирует нейрогенез.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026