Создание искусственных нервных клеток

Впервые исследователи продемонстрировали искусственный органический нейрон, нервную клетку, которую можно интегрировать с живым растением и искусственным органическим синапсом. И нейрон, и синапс состоят из напечатанных органических электрохимических транзисторов.

При подключении к плотоядной венериной мухоловке электрические импульсы от искусственной нервной клетки могут вызвать закрытие листьев растения, хотя в ловушку не попала ни одна муха. Органические полупроводники могут проводить как электроны, так и ионы, тем самым помогая имитировать основанный на ионах механизм генерации импульсов в растениях.

«Мы выбрали венериную мухоловку, чтобы ясно показать, что мы можем управлять биологической системой с помощью искусственной органической системы и заставить их общаться на одном языке», — говорит Симона Фабиано, доцент и главный исследователь органической наноэлектроники в Лаборатории Университета Линчепинга.

В 2018 году исследовательская группа Университета Линчепинга первой разработала комплементарные и пригодные для печати органические электрохимические схемы, которые проводят отрицательные и положительные заряды. Это позволило создать печатные комплементарные органические электрохимические транзисторы. Впоследствии группа оптимизировала органические транзисторы, чтобы их можно было производить в печатных машинах на тонкой пластиковой фольге. На одной пластиковой подложке можно напечатать тысячи транзисторов. Группа использовала печатные транзисторы для имитации нейронов и синапсов биологической системы.

Исследователи показали, что тысячи органических химических транзисторов могут быть напечатаны на небольшой площади тонкой пластиковой фольги.

«Мы также показали, что связь между нейроном и синапсом имеет обучающее поведение, называемое обучением по Хеббу. Информация хранится в синапсе, что делает передачу сигналов все более и более эффективной», — говорит Симоне Фабиано.

Есть надежда, что искусственные нервные клетки можно будет использовать для чувствительных человеческих протезов, имплантируемых систем для лечения неврологических заболеваний и мягкой интеллектуальной робототехники.

«Мы разработали нейроны на основе ионов, подобные нашим, которые можно подключать к биологическим системам. Органические полупроводники обладают многочисленными преимуществами — они биосовместимы, биоразлагаемы, мягки и формуемые, совершенно безвреден как для растений, так и для позвоночных», — объясняет научный сотрудник Лаборатории органической электроники.

Комментарии: