“Elm və texnologiyanın sərhədində: alimlər beynin dilini anlayan süni neyron yaradıb“ Elmi tədqiqat

"Elektronika canlı sinir sisteminə yaxınlaşır..."

Elm adamları ilk dəfə real neyronların davranışını tam təqlid edən və hətta onların "dilində danışa" bilən süni neyron yaradıb.

Moderator.az xəbər verir ki, bu barədə "ixbt.com" nəşri yazıb.

Nəşr qeyd edir ki, bu unikal cihaz canlı hüceyrələrin siqnallarına bioloji səviyyədə cavab verir və sinir sisteminin iş prinsiplərini texnologiya müstəvisinə köçürür. Əsl neyronlar informasiya mübadiləsini elektrik impulsları - "bitişmələr" vasitəsilə həyata keçirir.

Bu impulsların amplitudası adətən 70-130 millivolt, enerji sərfiyyatı isə 0,3-100 pikocoul arasında dəyişir. İndiyədək yaradılan süni neyron modelləri bu səviyyəyə yaxınlaşa bilmirdi: onlar çox yüksək gərginlik və enerji tələb etdiyindən, canlı hüceyrələrlə birbaşa qarşılıqlı əlaqə mümkünsüz idi.

Canlı hüceyrələrlə eyni dildə danışan cihaz

Yeni tədqiqatda alimlər memristor adlı komponentdən istifadə edib, bu, təsir tarixinə görə müqavimətini dəyişən bir elementdir. Onlar memristoru zülal nanotelciklər əsasında hazırlayıb, nəticədə cihazın işləmə həddi 60 millivolt gərginlik və 1,7 nanoamper cərəyan səviyyəsinə qədər endirilib.

Yeni süni neyron 120 millivolta qədər impulslar yaradır və enerji sərfiyyatı 0,2-37 pikocoul aralığında qalır, bu, tamamilə bioloji neyronların göstəricilərinə uyğundur. Onun reaksiyası da canlı neyronlar kimi davranır: stimullar artdıqca impuls tezliyi yüksəlir, lakin müəyyən həddən sonra sabitləşir.

Ürək hüceyrələri ilə birbaşa əlaqə

Tədqiqatın ən maraqlı hissəsi süni neyronun canlı hüceyrələrlə sinxron işləməsi olub. Cihaz kardiomiositlərə,  yəni ürək əzələsi hüceyrələrinə birləşdirilib. Bu hüceyrələr noradrenalin təsiri altında daha tez yığılmağa başladıqda (ritm 0,4-dən 0,6 hersə qədər artıb), süni neyron da öz impulslarını istehsal etməyə başlayıb.

Bu o deməkdir ki, elektron neyron bioloji siqnalı birbaşa qəbul edərək ona reaksiya verib. Alimlər həmçinin qrafen sensorları ilə örtülmüş bir şəbəkə yaradıb. Bu şəbəkə hüceyrələrin elektrik və mexaniki siqnallarını qeyd edir. Aşağı tezlikdə süni neyron "susur", lakin impulslar sürətləndikcə o da eynilə real sinir hüceyrəsi kimi "danışmağa" başlayır.

Kimyəvi rabitə və "neyromediator" effekti

Yeni sistem təkcə elektrik deyil, həm də kimyəvi siqnalları qəbul edir. Natrium ionlarının və ya dopamin molekullarının konsentrasiyası dəyişdikcə memristorun müqaviməti və impuls tezliyi də dəyişir. Bu, insan beynindəki neyromediatorların fəaliyyətinə bənzər bir prosesdir.

Onlar neyronların aktivliyini tənzimləyir və siqnal ötürülməsini koordinasiya edir. Alimlərin fikrincə, gələcəkdə sxem daha da sadələşdirilə bilər. Əgər kimyəvi sensor birbaşa müqavimətə təsir göstərərsə, bu, enerji sərfini azaldacaq və cihazı daha kompakt və səmərəli edəcək

Süni və canlı beynin qovuşduğu nöqtə

Bu nailiyyətin əsl əhəmiyyəti ondadır ki, ilk dəfə süni neyron həm funksional, həm də riyazi-parametrik baxımdan canlı hüceyrənin xüsusiyyətlərini təkrarlaya bilir. Elm dünyası üçün bu, yalnız bir laborator uğur deyil - beyin və maşın arasında bioloji uyğun hibrid sistemlərə açılan bir qapıdır.

Gələcəkdə bu texnologiyalar sayəsində "beyin-maşın interfeysləri", neyromorfik çiplər və biointeqrasiya olunmuş süni orqanlar inkişaf etdirilə bilər. Elm tədricən o mərhələyə yaxınlaşır ki, elektronika artıq sadəcə mexaniki bir vasitə deyil, canlı sistemin davamı olacaq.