Искусственные нейроны Northwestern «поговорили» с живым мозгом

Инженеры из Northwestern University напечатали на струйном принтере искусственные нейроны, которые умеют не только имитировать сигналы мозга, но и активировать настоящие нервные клетки. В экспериментах со срезами мозжечка мыши биологические нейроны отвечали на импульсы синтетических устройств так, будто получили сигнал от соседней живой клетки.

Главная сложность всех предыдущих искусственных нейронов — слишком упрощенные сигналы. Кремниевые системы достигают сложности за счет миллиардов одинаковых элементов: все стандартизовано, жестко и неизменяемо после производства. Биологический мозг устроен ровно наоборот — он гетерогенный, динамичный и трехмерный, с разными типами нейронов под разные задачи. Чтобы воспроизвести богатство паттернов настоящих нейронов, инженерам приходилось собирать огромные энергоемкие сети из примитивных элементов.

Команда под руководством Марка Херсама применила аэрозольно-струйную печать электронными чернилами на основе наночешуек дисульфида молибдена (MoS₂) — он работает как полупроводник, и графена в роли проводника. Чернила наносятся на гибкую полимерную подложку. Результат — устройство, которое выдает не просто одинокие импульсы, а полный набор биологических паттернов: одиночные спайки, непрерывный разряд и берсты. Это означает, что один такой искусственный нейрон кодирует значительно больше информации, чем раньше. В вычислительной системе их нужно меньше — а значит, схема работает эффективнее.

Чтобы проверить, действительно ли синтетические нейроны способны общаться с биологией, Hersam обратился к лаборатории Indira M. Raman, профессора нейробиологии в Northwestern. Ее группа подала сигналы искусственных нейронов на срезы мозжечка мыши. Живые нейроны откликнулись. "Можно увидеть, как живые