Wat stel je je voor als je de term "kunstmatige neuronen" mist? Zeker zoiets als omhulde draden die ons regelmatig in sciencefictionfilms worden getoond. In het leven ziet alles er echter anders uit. Hoewel het, toegegeven, niet minder futuristisch en interessant is. Zo heeft een internationaal team van wetenschappers onlangs kunstmatige neuronen uitgevonden op siliciumchips die zich net zo gedragen als echte. Dit is het eerste apparaat in zijn soort. Die bovendien geschikt is voor transplantatie bij mensen.
Waarom zijn kunstmatige neuronen nodig?
Volgens de website van de Universiteit van Bath (VK) zijn de nieuwe kunstmatige neuronen uitstekend geschikt voor de behandeling van chronische ziekten zoals hartfalen, de ziekte van Alzheimer en andere problemen die verband houden met zenuwvezeldegeneratie. Het is van cruciaal belang dat kunstmatige neuronen zich niet alleen op dezelfde manier gedragen als biologische neuronen, maar praktisch ook geen stroombron nodig hebben (de ingebouwde batterij "gaat een leven lang mee"), waardoor ze ideaal zijn voor gebruik in medische implantaten en andere bio-elektrische apparaten.
Het onderzoeksteam, geleid door de Universiteit van Bath en inclusief onderzoekers van de universiteiten van Bristol, Zürich en Auckland, stelt dat kunstmatige neuronen als echte reageren op elektrische signalen van het zenuwstelsel, wat velen al tientallen jaren proberen te bereiken.
Ook geven experts een voorbeeld van het gebruik van technologie. Bij hartfalen reageren de neuronen aan de basis van de hersenen bijvoorbeeld niet goed op signalen van het zenuwstelsel en sturen ze op hun beurt niet de juiste signalen naar het hart, dat niet naar behoren werkt. Het vervangen van "gebroken" neuronen door kunstmatige lost dit probleem op.
Een van de belangrijkste ontwerpuitdagingen was de niet-lineaire respons van neuronen. De reacties van neuronen kunnen onvoorspelbaar zijn: als het verzonden signaal erg sterk is, is het helemaal niet nodig dat de respons hetzelfde is. Wiskundige berekeningen en zorgvuldige modellering op basis van deze niet-lineaire reacties hebben het mogelijk gemaakt om kunstmatige neuronen te creëren die op dezelfde manier op stimuli reageren als levende gezonde weefsels.
Promotie video:
Na het afleiden van patronen uit wiskundige modellen, ontwikkelden de wetenschappers siliciumchips die getrouw biologische ionenkanalen reproduceerden (een van de belangrijkste componenten die de geleidende functie van neuronen leveren), voordat ze bewezen dat hun "siliciumneuronen" nauwkeurig nabootsten hoe echte neuronen werken.
De aanmaak van dergelijke neuronen suggereert dat het nu mogelijk is om oude of reeds dode paden en cellen met hun hulp te vervangen om verschillende functies van het lichaam te herstellen. In het bijzonder zal de nieuwe uitvinding nuttig zijn voor patiënten met de ontwikkeling van de ziekte van Alzheimer en andere soortgelijke aandoeningen.
Vladimir Kuznetsov
