Создан синтетический нейрон для имитации человеческого восприятия

Воссоздание таких биологических процессов, как восприятие, остается сложной задачей для специалистов в области органической электроники из-за зависимости человеческих чувств от адаптивной сети сенсорных нейронов, которые взаимодействуют, активируясь в ответ на внешние раздражители.
Сотрудничество между Северо-Западным университетом и Технологическим институтом Джорджии помогло совершить прорыв в этом направлении. Подробно о нем рассказывает статья в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Ученые создали высокопроизводительный органический электрохимический нейрон, который реагирует в диапазоне частот человеческих нейронов. Соединив его с искусственными сенсорными рецепторами и синапсами, они построили полную систему восприятия, способную распознавать и обрабатывать тактильные сигналы в реальном времени.
«Исследование стало значительным прогрессом в органической электронике и ее применении в преодолении разрыва между биологией и технологией. Мы создали эффективный искусственный нейрон с уменьшенным размером и выдающимися характеристиками. Используя эту возможность, мы разработали полную тактильную нейроморфную систему восприятия для имитации реальных биологических процессов», — рассказала профессор механики и гражданского строительства Яо Яо из Северо-Западного университета.
Существующие искусственные нейронные цепи, как правило, активируются в узком диапазоне частот.
«В этом исследовании синтетический нейрон достигает беспрецедентной производительности в модуляции частоты активации, с диапазоном, в 50 раз более широким, чем у существующих органических электрохимических нейронных цепей. В отличие от них, выдающиеся нейронные характеристики нашего устройства делают его передовым достижением в области органических электрохимических нейронов», — объяснил профессор Тобин Дж. Маркс с химического факультета университета.

«Это исследование представляет первую полную нейроморфную систему тактильного восприятия на основе искусственных нейронов, которая объединяет искусственные тактильные рецепторы и искусственные синапсы. Она показывает способность кодировать тактильные стимулы в импульсные нейронные сигналы в реальном времени и далее переводить их в постсинаптические ответы», — поделился внештатный профессор Антонио Факкетти.
Искусственные сенсорные системы пока не могут тягаться с огромной сетью человеческого мозга из 86 миллиардов нейронов, готовых к срабатыванию, — инженеры ограничены как размерами конструкции, так и ее сложностью. Тем не менее исследователи намерены продолжить изыскания, чтобы еще уменьшить размер своего синтетического нейрона, еще на шаг приблизив его к полной имитации сенсорных систем человека.