Создан крошечный чип, точно имитирующий работу нейронов мозга

Группа исследователей из университетов Бата, Бристоля, Цюриха и Окленда изобрели искусственные нейроны на кремниевых чипах, которые ведут себя точно так же, как и настоящие. Они смогли сделать крошечные чипы сверх энергоэффективными: искусственные нейроны требуют лишь одну миллиардную мощность микропроцессора (140 нановатт), что делает их идеально подходящими для использования в медицинских имплантах и стимуляторах.

Разработка подобного чипа была главной целью в медицине на протяжении десятилетий. Дело в том, что нейроны ведут себя крайне непредсказуемо. Посылаемые сигналы от нервной системы могут быть в 2 раза сильнее, а реакция, поступающая в ответ от нейронов, совершенно не соизмеримой в меньшую или большую сторону. Тщательный анализ такого нелинейного поведения и математическое моделирование позволило искусственным нейронам не уступать живым и здоровым.

«До сих пор нейроны были похожи на черные ящики, но нам удалось их открыть и заглянуть внутрь. Наша работа меняет парадигму, потому что она обеспечивает надежный метод для воспроизведения электрических свойств реальных нейронов в мельчайших деталях», – сказал Ален Ногарет, руководитель проекта.

Теперь появилась возможность сконструировать «умный» кардиостимулятор, который поможет страдающим сердечной недостаточностью. При этой болезни, сердце перестаёт работать в правильном режиме, так как нейроны мозга не реагируют должным образом на сигналы нервной системы. «Умный» кардиостимулятор с чипом будет имитировать сердцебиение с постоянной частотой и выполнять функции «нездоровых» нейронов.

Поскольку искусственные нейроны ничем не отличаются от настоящих, эта технология может стать настоящим спасением от нейродегенеративных заболеваний, при которых нейроны мозга погибают по мере прогрессирования болезни. На базе чипов можно создать специальные импланты, которые будут выполнять функции умерших клеток.