Un neuron artificial care poate elibera și primi dopamină, conectat la celule reale de șobolan, ar putea fi folosit în viitoarele interfețe mașină-om.
Majoritatea interfețelor creier-mașină măsoară semnale electrice simple în neuroni pentru a colecta informații despre funcția creierului. O mare parte din informațiile din rețelele neuronale, cum ar fi creierul, sunt codificate în neurotransmițători precum dopamina, substanțe chimice pe care neuronii le folosesc pentru a-și trimite mesaje unul altuia.
„Limba nativă a creierului este chimică, dar interfețele actuale creier-mașină folosesc toate un limbaj electric. Astfel am conceput un neuron artificial pentru a duplica modul în care comunică un neuron real”, a declarat Benhui Hu din cadrul Universității de Medicină Nanjing din China.
Neuronul constă dintr-un senzor realizat dintr-un electrod din grafen și nanotuburi de carbon, care poate detecta când este eliberată dopamină. Dacă senzorul detectează suficientă cantitate, o componentă numită memristor declanșează eliberarea unei cantități mai mare de dopamină la celălalt capăt printr-un hidrogel activat la căldură.
Hu și echipa sa au demonstrat că neuronul este capabil să trimită și să primească dopamină în comunicarea cu celulele creierului de șobolan. De asemenea, ar putea activa un mușchi al șoarecelui prin nervul sciatic și ar putea mișca o mână robotică.
Memristorul neuronului artificial poate schimba cantitatea de dopamină necesară pentru a declanșa eliberarea substanței chimice. Acest lucru este similar cu modul în care neuronii din creier modifică cât de mulți neurotransmițători sunt trimiți între conexiuni ca răspuns la stimulii externi, o trăsătură numită plasticitate care este esențială pentru învățare.
„Acest lucru are de fapt un potențial destul de mare de extindere în sisteme de învățare mai sofisticate. Puteți face o mulțime de lucruri noi interesante”, spune Yoeri van de Burgt din cadrul Universității de Tehnologie Eindhoven din Olanda.
În timp ce volumul dispozitivului îl face nepotrivit pentru orice aplicație actuală de interfață creier-mașină, faptul că poate comunica în două moduri chimic l-ar putea face potrivit pentru multe interfețe diferite de control a corpului uman, cum ar fi dispozitivele protetice, spune el.
