Новое исследование позволяет мозгу и искусственным нейронам соединяться через Интернет

Функции мозга становятся возможными благодаря цепочкам шипящих нейронов, соединенных вместе микроскопическими, но очень сложными звеньями, называемыми синапсами. В этом новом исследовании, опубликованном в научном журнале Nature Scientific Reports , ученые создали гибридную нейронную сеть, в которой биологические и искусственные нейроны в разных частях мира могли общаться друг с другом через Интернет через центр искусственных синапсов, созданных с использованием ультрасовременная нанотехнология. Это первый раз, когда три компонента объединились в единую сеть.

Во время исследования ученые из Университета Падуи в Италии выращивали нейроны крысы в ​​своей лаборатории, а партнеры из Цюрихского университета и ETH Zurich создали искусственные нейроны на кремниевых микрочипах. Виртуальная лаборатория была собрана с помощью сложной системы управления наноэлектронными синапсами, разработанной в Университете Саутгемптона. Эти синаптические устройства известны как мемристоры.

Исследователи из Саутгемптона зафиксировали всплески событий, посылаемых через Интернет от биологических нейронов в Италии, а затем распределили их по мемориальным синапсам. Ответы были затем отправлены на искусственные нейроны в Цюрихе также в форме пиковой активности. Процесс одновременно работает и наоборот; из Цюриха в Падую. Таким образом, искусственные и биологические нейроны могли общаться в двух направлениях и в режиме реального времени.

Фемида Продромакис, профессор нанотехнологий и директор Центра электроники в Университете Саутгемптона, сказала: «Одна из самых больших проблем в проведении исследований такого рода, и на этом уровне объединение таких уникальных передовых технологий и специальных знаний, которые не являются как правило, находится под одной крышей. Создав виртуальную лабораторию, мы смогли достичь этого «.

Теперь исследователи ожидают, что их подход вызовет интерес со стороны ряда научных дисциплин и ускорит темпы инноваций и научных достижений в области исследований нейронных интерфейсов. В частности, способность беспрепятственно соединять разрозненные технологии по всему миру является шагом к демократизации этих технологий, устраняя существенный барьер для сотрудничества.

Профессор Продромакис добавил: «Мы очень взволнованы этой новой разработкой. С одной стороны, она закладывает основу для нового сценария, который никогда не встречался во время естественной эволюции, когда биологические и искусственные нейроны связаны друг с другом и взаимодействуют через глобальные сети; закладывая основы для Интернет нейроэлектроники. С другой стороны, он открывает новые перспективы для нейропротезных технологий, прокладывая путь к исследованиям по замене нефункциональных частей мозга чипами ИИ ».

Исследование финансировалось программой ЕС «Будущие и развивающиеся технологии», а также Научно-исследовательским советом по инженерным и физическим наукам в Великобритании. Профессор Продромакис также возглавляет кафедру развивающихся технологий Королевской академии инженерии, специализирующуюся на разработке энергоэффективных аппаратных решений для искусственного интеллекта.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Университетом Саутгемптона . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Алексантру Серб, Андреа Корна, Ричард Джордж, Али Хиат, Федерико Рокки, Марко Реато, Марта Машиетто, Кристиан Майр, Джакомо Индивери, Стефано Вассанелли, Фемистоклис Продромакис. Мемристивные синапсы соединяют мозговые и кремниевые пронзительные нейроны . Научные доклады , 2020 г .; 10 (1) DOI: 10.1038 / s41598-020-58831-9