Впервые созданы искусственные нейроны, пригодные для трансплантации
Что вы представляете себе, если слишите термин «искусственные нейроны»? Наверняка что-то вроде проводов, покрытых оболочкой, которые нам регулярно демонстрируют в фантастических фильмах. Однако в жизни все выглядит не совсем так. Хотя, стоит признать, не менее футуристично и интересно. К примеру, международная группа ученых не так давно изобрела искусственные нейроны на кремниевых чипах, которые ведут себя так же, как настоящие. Это первое в своем роде устройство подобного рода. Которое, к тому же, пригодно для пересадки человеку.
Зачем нужны искусственные нейроны?
Как сообщается на сайте Университета Батa (Великобритания), новые искусственные нейроны отлично подойдут для лечения хронических заболеваний, таких как сердечная недостаточность, болезнь Альцгеймера и других проблем, связанных с дегенерацией нервного волокна. Критически важно, что искусственные нейроны не только ведут себя так же, как биологические нейроны, но и практически не нуждаются в источнике питания (запаса встроенной батареи «хватит на всю жизнь»), что делает их идеально подходящими для использования в медицинских имплантатах и других биоэлектрических устройствах.
Исследовательская группа, возглавляемая Университетом Бата и включающая исследователей из университетов Бристоля, Цюриха и Окленда, утверждает, что искусственные нейроны реагируют на электрические сигналы от нервной системы, как настоящие, чего пытались добиться многие на протяжении десятилетий.
Это открывает возможности лечения процессов, при которых нейроны не работают должным образом. Их проводящие пути были прерваны, как при травме спинного мозга, или некротизировались из-за других заболеваний. Искусственные нейроны могут восстанавливать эти связи, воспроизводя их здоровую функцию и адекватно реагируя на биологическую обратную связь для функционирования всего организма. — говорят ученые
Также эксперты приводят вот такой пример использования технологии. Скажем, при сердечной недостаточности нейроны в основании мозга не реагируют должным образом на сигналы нервной системы, а они в свою очередь не посылают правильные сигналы сердцу, которое не работает так, как должно. Замена «поломанных» нейронов искусственными решает эту проблему.
Одной из основных сложностей в разработке была нелинейная реакция нейронов. Реакции нейронов могут быть непредсказуемыми: если посылаемый сигнал очень сильный, то совершенно не обязательно, что ответная реакция будет аналогичной. Математические расчеты и тщательное моделирование с учетом этих нелинейных реакций позволили создать искусственные нейроны, реагирующие на стимулы так, как это бы делали живые здоровые ткани.
После выведения закономерностей на математических моделях, ученые разработали кремниевые чипы, которые точно воспроизводили биологические ионные каналы (один из основных компонентов, обеспечивающих проводящую функцию нейронов), прежде чем доказать, что их «кремниевые нейроны» точно имитировали работу реальных.
До сих пор нейроны были похожи на «черные ящики», но нам удалось открыть черный ящик и заглянуть внутрь. Наша работа меняет парадигму, потому что она дает врачам надежный метод для воспроизведения электрических свойств реальных нейронов в мельчайших деталях. — говорит руководитель проекта Ален Ногаре, профессор физического факультета Университета Бата.
Создание таких нейронов говорит о том, что теперь появилась возможность заменять с их помощью старые или уже погибшие проводящие пути и клетки, чтобы восстанавливать различные функции организма. В том числе, новое изобретение будет полезно для пациентов с развивающейся болезнью Альцгеймера и другими подобными состояниями.