Sztuczny neuron został wykonany z drukowanych organicznych tranzystorów elektrochemicznych, kompatybilnych z układem nerwowym rośliny. Początki tego badania sięgają 2018 roku, kiedy grupa naukowców z Linköping University jako pierwsza skonstruowała komplementarne i drukowane organiczne obwody elektrochemiczne, udowadniając tym samym że polimery typów p i n są w stanie przewodzić odpowiednio dodatnie i ujemne ładunki elektryczne, aby łączyć je z układami organicznymi.
Sztuczny neuron zintegrowany z żywym organizmem
Korzystając z tych postępów, jeśli chodzi o drukowanie komplementarnych organicznych tranzystorów elektrochemicznych, naukowcy z Uniwersytetu w Lund i Uniwersytetu w w Göteborgu usprawnili cały proces, dzięki czemu “sztuczne neurony” mogły zostać wyprodukowane z wykorzystaniem urządzenia przypominającego prasę drukarską, na bardzo cienkiej warstwie wykonanej z tworzywa sztucznego. Proces ten prawdopodobnie można przystosować do ich masowej produkcji, jeśli kiedykolwiek zajdzie taka potrzeba.
Po raz pierwszy wykorzystujemy zdolność tranzystora do zmiany napięcia w oparciu o stężenie jonów, aby modulować częstotliwość impulsów– powiedział Padinhare Cholakkal Harikesh, doktorant w Laboratorium Elektroniki Organicznej, który bierze udział w badaniu.
Za pośrednictwem sztucznego neuronu, zintegrowanego z układem nerwowym muchołówki naukowcy byli w stanie sprawić, że roślina zamykała i otwierała swoje liście-pułapki na zawołanie. Sygnał, który pobudza system biologiczny do reakcji, jest dostarczany przez częstotliwość impulsów. W trakcie badania naukowcy odkryli również, że połączenie neuronowo-synapsowe wykazuje zachowanie związane z uczeniem się znane jako uczenie Hebbowskie. Zaobserwowano, że synapsa przechowuje informacje, co zwiększa skuteczność sygnalizacji.
Czytaj również: Jak złożony jest ludzki mózg? Potrzeba było 1000 sztucznych neuronów, by odwzorować działanie jednego neuronu biologicznego
Opracowaliśmy neurony jonowe, podobne do naszych, które można łączyć z systemami biologicznymi. Półprzewodniki organiczne mają wiele zalet – są biokompatybilne, biodegradowalne, miękkie i podatne na formowanie. całkowicie nieszkodliwy zarówno dla roślin, jak i kręgowców– dodaje Chi-Yuan Yang, habilitant w Laboratorium Elektroniki Organicznej.
Zdalne sterowanie owadożerną rośliną to tylko jedno z możliwych zastosowań tego rodzaju sztucznych neuronów. Jeśli uda się dopracować tę technologię i zintegrować ją np. z bionicznymi protezami dla ludzi, być może oprócz możliwości ruchowych, ich użytkownicy będą w stanie odzyskać również zmysł dotyku. To wielki dzień dla nauki.