123RF
Sztuczny neuron jest w stanie sterować rośliną
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 23.02.2022
Źródło: Marek Matacz/PAP, Nature Communications: „Organic electrochemical neurons and synapses with ion mediated spiking”.
Szwedzki zespół stworzył syntetyczny neuron z uczącą się synapsą, który sterował liśćmi muchołówki. Według badaczy to duży krok w stronę konstruowania protez reagujących na bodźce z otoczenia czy implantów neuronalnych pomagających w schorzeniach neurologicznych.
Naukowcy z Uniwersytetu w Linköping opracowali drukowaną, złożoną z organicznych tranzystorów, sztuczną komórkę nerwową. Tranzystory takie działają dzięki ruchowi elektronów (jak tradycyjna elektronika) oraz jonów (jak żywe tkanki). Wynalazek ten może więc pozwolić m.in. na łączenie elektronicznych urządzeń z żywymi organizmami.
W pierwszych testach tego typu badacze podłączyli wydrukowaną komórkę z rośliną – muchołówką amerykańską – i sterowali jej liśćmi pułapkowymi, które zamykali wedle życzenia.
– Wybraliśmy muchołówkę amerykańską, aby jasno pokazać, że możemy sterować biologicznym systemem z pomocą sztucznego, organicznego urządzenia i nakłonić oba układy do komunikowania się w tym samym języku – opowiada prof. Simone Fabiano, jeden z autorów pracy opublikowanej w magazynie „Nature Communications”.
Już w 2018 badacze opracowali metodę druku organicznych, elektrochemicznych układów, a potem tworzenia opartych na tej technologii tranzystorów. Dzisiaj, po udoskonaleniu tej metody, potrafią wydrukować tysiące tranzystorów na jednym fragmencie plastikowej folii.
– Teraz po raz pierwszy wykorzystujemy zdolność tranzystorów do przełączania się z pomocą transportu jonów i regulowania częstości wysyłania sygnałów – mówi jeden z badaczy, dr Padinhare Cholakkal Harikesh.
– Pokazaliśmy także, że połączenie między neuronem a synapsą wykazuje zdolność do nauki, zgodnie z tzw. teorią hebbowską. W synapsie przechowywana jest informacja w taki sposób, że w miarę jej działania przekazywany przez nią sygnał staje się coraz silniejszy – dodaje prof. Fabiano.
Badacze liczą na wiele przyszłych zastosowań ich pomysłu. Wymieniają konstruowanie protez reagujących na bodźce z otoczenia, implantów neuronalnych pomagających w neurologicznych schorzeniach czy budowę miękkich, inteligentnych robotów.
– Opracowaliśmy oparte na manipulacji jonami neurony podobne do naszych własnych, które mogą być przyłączane do systemów biologicznych. Organiczne półprzewodniki mają wiele zalet – są biokompatybilne, biodegradowalne, miękkie i można je łatwo formować. Wymagają tylko niewielkiego napięcia całkowicie bezpiecznego zarówno dla roślin, jak i kręgowców – podkreśla współtwórca wynalazku, dr Chi-Yuan Yang.
W pierwszych testach tego typu badacze podłączyli wydrukowaną komórkę z rośliną – muchołówką amerykańską – i sterowali jej liśćmi pułapkowymi, które zamykali wedle życzenia.
– Wybraliśmy muchołówkę amerykańską, aby jasno pokazać, że możemy sterować biologicznym systemem z pomocą sztucznego, organicznego urządzenia i nakłonić oba układy do komunikowania się w tym samym języku – opowiada prof. Simone Fabiano, jeden z autorów pracy opublikowanej w magazynie „Nature Communications”.
Już w 2018 badacze opracowali metodę druku organicznych, elektrochemicznych układów, a potem tworzenia opartych na tej technologii tranzystorów. Dzisiaj, po udoskonaleniu tej metody, potrafią wydrukować tysiące tranzystorów na jednym fragmencie plastikowej folii.
– Teraz po raz pierwszy wykorzystujemy zdolność tranzystorów do przełączania się z pomocą transportu jonów i regulowania częstości wysyłania sygnałów – mówi jeden z badaczy, dr Padinhare Cholakkal Harikesh.
– Pokazaliśmy także, że połączenie między neuronem a synapsą wykazuje zdolność do nauki, zgodnie z tzw. teorią hebbowską. W synapsie przechowywana jest informacja w taki sposób, że w miarę jej działania przekazywany przez nią sygnał staje się coraz silniejszy – dodaje prof. Fabiano.
Badacze liczą na wiele przyszłych zastosowań ich pomysłu. Wymieniają konstruowanie protez reagujących na bodźce z otoczenia, implantów neuronalnych pomagających w neurologicznych schorzeniach czy budowę miękkich, inteligentnych robotów.
– Opracowaliśmy oparte na manipulacji jonami neurony podobne do naszych własnych, które mogą być przyłączane do systemów biologicznych. Organiczne półprzewodniki mają wiele zalet – są biokompatybilne, biodegradowalne, miękkie i można je łatwo formować. Wymagają tylko niewielkiego napięcia całkowicie bezpiecznego zarówno dla roślin, jak i kręgowców – podkreśla współtwórca wynalazku, dr Chi-Yuan Yang.
