Создана трёхмерная нейросеть из живых нейронов с электронным управлением

Исследователи Принстонского университета разработали трёхмерное устройство, которое объединяет биологические нейроны с электронной системой для выполнения вычислительных задач. Разработка опубликована в журнале Nature Electronics.

Устройство представляет собой трёхмерную сетку из микроскопических металлических проводов и электродов, покрытую тонким эпоксидным слоем. Структура позволяет десяткам тысяч живых нейронов развиваться и формировать плотную сеть вокруг электронных компонентов. Чип содержит примерно 70 тысяч биологических нейронов, способных взаимодействовать с микроскопическими электродами.

Главное отличие этой системы от предыдущих разработок состоит в прямом взаимодействии электроники с нейронными клетками изнутри сети. Электроды позволяют одновременно записывать и стимулировать электрическую активность нейронов с высокой точностью, что невозможно было достичь при использовании плоских двумерных культур или отдельных клеточных кластеров.

Учёные наблюдали за развитием сети в течение более шести месяцев, проводили эксперименты по укреплению и ослаблению связей между нейронами, а затем обучали систему распознавать закономерности в электрических импульсах. В двух независимых тестах гибридная сеть успешно различала разные пространственные и временные паттерны.

Один из руководителей проекта Тянь-Мин Фу отметил, что основное преимущество биологических нейронов заключается в энергоэффективности. Человеческий мозг использует примерно миллионную часть мощности, которую потребляют современные системы искусственного интеллекта для решения аналогичных задач. Разработанное устройство может помочь преодолеть энергетический барьер в развитии ИИ.

По словам первого автора исследования Кумара Мритунджая, трёхмерные биологические нейронные сети не только раскрывают принципы работы мозга, но и могут способствовать изучению и лечению неврологических заболеваний.

Источник:Techno-Science.net