Мозъчната функция е частично възпроизведена с помощта на нанотехнология

Накратко: Учените от Технологичния институт в Кюшу и Университета в Осака са създали наноразмерна мрежа от въглеродни нанотръбички, покрити с полиоксометалат, която генерира химични сигнали, имитиращи нервните импулси. Тази технология позволява частичното възпроизвеждане на мозъчните функции чрез контролиране на електрическите заряди в наномрежата. Разработката е насочена към интегриране в системи за reservoir computing, представляващи ново поколение изкуствен интелект.
Спонтанни химични сигнали, имитиращи нервните импулси, се създават в мрежа от въглеродни нанотръбички, покрити с молекули на полиоксометалат. Credit: Osaka University
Спонтанни химични сигнали, имитиращи нервните импулси, се създават в мрежа от въглеродни нанотръбички, покрити с молекули на полиоксометалат.
Credit: Osaka University

Нашият мозък се нуждае от изненадващо малко количество енергия, за да извършва разнообразните си функции. Две от най-важните характеристики на невронната мрежа са способност за обучение на невронните синапси и предаването на нервни импулси. Благодарение на бързото развитие на неврологията, човешкият мозък е детайлно изследван, но е изключително трудно да бъде създадено копие на структурата му в лабораторни условия. Проучванията на мозъчните функции се извършват или с уреди, които в ограничена степен имитират някои мозъчни механизми, или с изкуствени опростени реплики на невронната мрежа. Друг метод е използването на невронни чипове, наподобяващи структурно и функционално мозъка, но формирането и предаването на сигнали, имитиращи нервните импулси, все още не са достатъчно ефективни.

Екип учени от Технологичния институт в Кюшу (Kyushu Institute of Technology) и Университета в Осака разработва технология, наподобяваща действието на невроните в мозъка. Използвайки атомно-силов микроскоп, учените успяват да свържат въглеродни нанотръбички, покрити с полиоксометалат, в компактна мрежа, която създава химични сигнали, имитиращи нервните импулси между невроните. Резултатите от проучването са публикувани в сп. Nature Communications.

Полиоксометалатът се състои от атоми на преходни метали от V или VI химична група, които са свързани с кислородни атоми и формират 3-D пространствена структура. Полиоксометалатните молекули могат да съхраняват електричен заряд, което не е характерно за обикновените органични молекули. Резултатите от проведеното изследване показват, че взаимодействието между полиоксометалатните молекули води до динамично неравновесно състояние на електричните заряди в наномрежата, което създава отрицателно променливо съпротивление и формиране на химични сигнали. Научният екип, ръководен от Мегуми Акай-Касая (Megumi Akai-Kasaya) към университета в Осака, изследва степента на ефективност на новата технология, като създава повтаряща се честота на химичните сигнали в наномрежата. Следващ етап в научните изследвания е получената наномрежа да стане част от reservoir computing – ново поколение изкуствен интелект, който имитира структурно невронната мрежа в мозъка.

“Нашето проучване има голямо значение, защото успяхме да възпроизведем частично мозъчната функция с помощта на наноматериали. Доказахме способността на молекулните мрежи да се превърнат в изкуствен нервноморфен интелект”, казва Хирофуми Танака (Hirofumi Tanaka) от Технологичния институт в Кюшу и водещ автор в публикацията.

Превод: Гинка Николова

Източник: Science Daily

Публикация:

Hirofumi Tanaka, Megumi Akai-Kasaya, Amin TermehYousefi, Liu Hong, Lingxiang Fu, Hakaru Tamukoh, Daisuke Tanaka, Tetsuya Asai, Takuji Ogawa. A molecular neuromorphic network device consisting of single-walled carbon nanotubes complexed with polyoxometalate. Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-04886-2

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.