Разработка искусственных нейронов, которые бы реагировали на сигналы нервной системы, как настоящие, была одной из главных целей в медицине в последние десятилетия. Международная группа ученых теперь достигла этой цели, создав искусственные нейроны на кремниевых микрочипах. Их можно использовать в медицинских имплантах для лечения хронических заболеваний. Работа опубликована на сайте Батского университета.
Одной из основных сложностей в разработке была нелинейная реакция нейронов. «Реакции нейронов могут быть непредсказуемыми: если посылаемый сигнал в два раза сильнее, то совершенно не обязательно, что реакция будет аналогичной», — объясняют авторы.
Математические расчеты и тщательное моделирование с учетом этих нелинейных реакций позволили ученым создать искусственные нейроны, реагирующие на стимулы так, как это бы делали живые здоровые нейроны.
В экспериментах с крысами уже удалось воспроизвести полноценную динамику нейронов гиппокампа и дыхательной системы.
Функциональные искусственные нейроны означают, что теперь появилась возможность заменять с их помощью старые или уже погибшие нейроны, чтобы восстанавливать различные функции организма.
Низкая потребляемая мощность в 140 нановатт делает нейроны идеальными для биоэлектронных имплатнов для лечения многих хронических заболеваний.
Например, при сердечной недостаточности нейроны мозга у человека не реагируют должным образом на сигналы нервной системы, из-за чего сердце перестает работать в нормальном режиме. Теперь появляется возможность создать умные кардиостимуляторы, которые будут не просто имитировать сердцебиение с постоянной частотой, но и использовать нейроны, чтобы реагировать на «требования» к сердцу в режиме реального времени.
Другим перспективным направлением является лечение нейрогенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, при которой нейроны мозга погибают по мере прогрессирования заболевания.
Недавно ученые проследили, как ведут себя нейроны человека в мозге мышей. Оказалось, что они сохраняют человеческое поведение, а значит — появилась возможность изучить природу таких заболеваний, как шизофрения и умственная отсталость.
