Doğal Nöronlarla İletişim Kurabilen Yapay Nöronlar

İsveç'teki Linköping Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, biyolojik sinir hücrelerinin 20 özelliğinden 15'ini gösteren ve vücuttaki doğal nöronlarla iletişim kurabilen yapay nöronlar geliştirdiler. Araştırmacılar cihazlarına "iletkenlik bazlı organik elektrokimyasal nöron" veya c-OECN diyorlar ve cihazları, organik elektrokimyasal transistörler ve n-tipi iletken polimerler dahil olmak üzere negatif yük iletebilen malzemelere dayanıyor. Araştırmacılar, bu tür binlerce transistörü esnek bir alt tabaka üzerine basarak yapay nöronlar yaratmayı başardılar. Cihaz, tıpkı biyolojik nöronlar gibi elektriğin akışını kontrol etmek için iyonları kullanıyor ve şimdiye kadar İsveçli ekip, farelerde vagus sinirini kontrol edebildiğini göstererek, tıbbi uygulamalarda bu cihazın büyük potansiyele sahip olduğunu öne sürüyor.

Tıbbi teknolojiler ilerledikçe, araştırmacılar insan yapımı bileşenleri kullanarak biyolojik işlevleri taklit etmede daha usta hale geliyor. Bu son yapay nöron, tıpkı biyolojik nöronların iyon kanallarını açıp kapatarak yaptığı gibi içinden geçen elektriği kontrol etmede iyonları kullandığı için buna bir örnektir. Araştırmacılar, bu yeni hazırlanmış yapay nöronların çeşitli tıbbi teknolojilerde daha gerçekçi nöral kontrole yardımcı olabileceğini umuyorlar.

Çalışmaya katılan bir araştırmacı olan Simone Fabiano, “Gerçek biyolojik nöronları etkili bir şekilde taklit eden yapay nöronlar yaratmanın en önemli zorluklarından biri, iyon modülasyonunu dahil etme yeteneğidir. Silikondan yapılmış geleneksel yapay nöronlar, birçok nöral özelliği taklit edebilir ancak iyonlar aracılığıyla iletişim kuramaz. Buna karşılık, c-OECN'ler, gerçek biyolojik nöronların birkaç temel özelliğini göstermek için iyonları kullanıyor.” dedi.

Yapay nöronlar, içlerindeki iletken polimerden akan elektriği kontrol etmek için iyonları kullanıyor, bu da gerçek nöronlarda meydana gelenleri taklit eden voltaj yükselmelerine neden oluyor. Teknoloji, cihazın, sodyum iyon kanalları tarafından kontrol edilen nöronlardaki elektriksel aktiviteyi anımsatan kontrollü bir şekilde akımı artırmasına ve azaltmasına olanak tanıyor.

Şimdiye kadar, araştırmacılar teknolojiyi farelerde test ettiler ve vagus sinirini kontrol etmek amacıyla basılı nöronları yerleştirdiler. Nöronlar, vagus siniri ile başarılı bir şekilde iletişim kurarak farelerde kalp atış hızında %4,5'lik bir düşüşe neden oldu.