Бионические нейроны могут позволить имплантатам восстанавливать нарушенные мозговые связи

Нанотехнологии Разум и мозг

Ученые говорят, что их творение может быть использовано, чтобы обойти повреждение нерва и помочь парализованным людям восстановить способность двигаться.

Вместо того, чтобы имплантироваться непосредственно в мозг, бионические нейроны встроены в микросхемы сверхнизкой мощности, которые образуют основу для устройств, подключаемых прямо к нервной системе.

Нейроны в мозге.

Ученые создали искусственные нейроны, которые потенциально могут быть имплантированы пациентам для преодоления паралича, восстановления неисправных мозговых цепей и даже подключения мозга к машинам.

Бионические нейроны могут получать электрические сигналы от здоровых нервных клеток и обрабатывать их естественным образом, прежде чем посылать свежие сигналы другим нейронам или мышцам и органам в других частях тела.

Одним из первых применений может быть лечение формы сердечной недостаточности, которая развивается, когда конкретный нервный контур у основания головного мозга начинает хуже функционировать с возрастом или в связи с заболеванием, и не может посылать правильные сигналы для правильной работы сердечного насоса.

Вместо того, чтобы имплантировать непосредственно в мозг, искусственные нейроны встраиваются в микросхемы сверхнизкой мощности шириной в несколько миллиметров. Чипы образуют основу для устройств, которые подключаются прямо к нервной системе, например, путем перехвата сигналов, которые проходят между мышцами мозга и ног.

«В любой области, где у вас есть какое-либо дегенеративное заболевание, такое как болезнь Альцгеймера, или где нейроны перестают правильно срабатывать из-за возраста, болезни или травмы, тогда теоретически вы можете заменить неисправную биосхему синтетической цепью», — сказал Ален Ногарет, физик, который руководил проектом в Университете Бата.

Прорыв произошел, когда исследователи обнаружили, что они могут моделировать живые нейроны в компьютерной программе, а затем воссоздавать свои схемы запуска в кремниевых чипах с точностью более 94%. Программа позволяет ученым имитировать все разнообразие нейронов в нервной системе.

Вооружившись этой программой, исследователи утверждают, что теперь они могут создавать бионические нейроны на основе любых реальных нервных клеток, обнаруженных в мозге, спинном мозге или в более отдаленных местах периферической нервной системы, таких как сенсорные нейроны в коже.

Поскольку искусственные нейроны принимают и отправляют сигналы, их можно использовать для создания имплантатов, которые реагируют на сигналы нейронной обратной связи, которые постоянно распространяются по всему телу.

«Потенциал бесконечен с точки зрения понимания того, как работает мозг, потому что теперь у нас есть фундаментальное понимание функциональной единицы мозга, а также приложений, которые могут быть для улучшения памяти, для преодоления паралича и ослабления болезней», — сказал Джулиан Патон, соавтор исследования, занимающий должности в университетах Бристоля и Окленда.