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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Выбросы CO2 уберегут Землю от ледникового периода 27.11.2012 Выбросы углекислого газа от сжигаемого ископаемого топлива повышают температуру планеты и могут спасти нас от следующего ледникового периода. По данным нового исследования ученых из Университета Гетеборга, Швеция, наша планета, вероятно, прямо сейчас вступает в новый ледниковый период. Мы не замечаем этого только потому, что человеческая цивилизация хорошенько "прогревает" планету с помощью выбросов парникового углекислого газа. За последние три миллиона лет Земля пережила по меньшей мере 30 ледниковых периодов. Исследователи полагают, что малый ледниковый период с XVI по XVII век, возможно, был остановлен в результате человеческой деятельности. Так, увеличение вырубки лесов и расширение сельскохозяйственных земель в сочетании с ранним этапом индустриализации, привели к увеличению выбросов CO2, который, по-видимому, замедлил или даже обратил вспять охлаждение планеты. Шведские ученые указывают на особую роль торфяников в этом процессе. Торфяники выступают в качестве естественных поглотителей углерода, то есть активно поглощают углекислый газ из атмосферы. В настоящее время торфяники занимают около 4% площади суши Земли. Большинство торфяников находятся в районах с умеренным климатом, севернее и южнее 45-й параллели. В целом торфяники являются одним из самых больших наземных поглотителей углекислого газа: ежегодно каждый квадратный метр торфяника поглощает около 20 граммов, что эквивалентно похолоданию с отбором 5 ватт на 1 кв. м. Исследователи выяснили, что в периоды межледниковья торфяниками была покрыта половина территории Швеции. Это позволяет предположить, что количество поглощаемого углекислого газа в тот период было гораздо большим, чем сегодня. Существует много свидетельств того, что мы находимся ближе к концу текущего межледниковья, однако бурная человеческая деятельность нивелирует похолодания и даже наоборот - чрезмерно нагревает планету.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025