Российские ученые из МФТИ и МГУ им. М.В. Ломоносова разработали искусственные нейроны, созданные на основе нанопроводов из золота. Эта система может моделировать разные состояния нейронов. Исследование опубликовано в журнале Nanomaterials.
В настоящее время для моделирования процессов, происходящих в мозгу живых существ, разрабатываются различные системы. Некоторые из них основаны на технологии КМОП (комплементарная структура металл — оксид — полупроводник). Однако ученые отмечают, что в таких системах недостаточное количество нейронов и синапсов: всего 1 млн нейронов и 250 млн синапсов. Увеличивать их число трудно, так как на это потребуется много энергии, а также придется отводить излишнее тепло. Поэтому ученые ищут новые способы моделирования нейронов, в том числе предлагают использовать сверхпроводники.
Теперь же для моделирования нейронов российские ученые применили нанопровода из золота, которые формировали так называемые джозефсоновские структуры. В таких структурах сверхпроводники контактируют через слой диэлектрика. Переключение этих контактов ведет к возникновению всплеска напряжения, который имитирует аналогичное явление в нейрофизиологических процессах. В искусственных нейронах, которые были получены в этой работе, используется всего два джозефсоновских контакта, хотя в технологиях, которые демонстрировались ранее, их требовалось больше.
Исследователи также добились того, чтобы нейрон проявлял специфическую активность в разных режимах работы. Для этого один из контактов заменили на двухконтактный интерферометр. Благодаря этому искусственные нейроны могут быть использованы для моделирования не только нормальных процессов, но и состояния травмы или действия лекарств.
«Предлагаемый нейрон способен имитировать биологическую активность, соответствующую типичной реакции нейрона на обычную внешнюю стимуляцию, а также на допороговое раздражение. Кроме того, он имитирует режим травмы — биофизическую аномалию, вызванную различными нервными заболеваниями и повреждениями нейронов, и взрывной режим», — прокомментировал Николай Кленов из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, один из авторов исследования.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
