![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Дофамин повлиял на работу нейроморфного устройства в биогибридном синапсе |
|
МЕНЮ Искусственный интеллект Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту ТЕМЫ Новости ИИ Искусственный интеллект Разработка ИИГолосовой помощник Городские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2020-06-17 18:13 ![]() Инженеры создали биогибридный химический синапс, в котором выделяемый живыми клетками дофамин модулировал проводимость электродов нейроморфного устройства. Медиатор необратимо изменял чувствительность постсинаптического блока и имитировал долговременную потенциацию. Статья опубликована в журнале Nature Materias. Биогибридные нейроморфные (созданные по подобию настоящих нейронов) синапсы позволяют соединять электронные устройства с живыми клетками. Обычно в таких интерфейсах электрическая активность нейронов регистрируется и модулируется микроэлектродами — благодаря этому удалось воспроизвести такие свойства синапсов, как кратко- и долговременную потенциацию и синаптические веса. Однако в живых системах связь между клетками и перестройка синапсов осуществляется в ответ на химические сигналы от нейротрансмиттеров. Значит, чтобы имитировать живую систему, необходимо научить нейроморфные устройства реагировать на динамичное изменение концентрации химических веществ. Ученые из Италии и США под руководством Франчески Санторо (Francesca Santoro) из Итальянского технологического института создали биогибридный синапс, в котором роль пресинаптического модуля играют выделяющие дофамин клетки (PC-12), а потсинаптическим доменом служит нейроморфное устройство. В живых системах дофамин играет важную роль в синаптической пластичности и связан с долговременной потенциацией и депрессией синапсов. Нейроморфный модуль состоял из электродов из полиэтилендиокситиофена-полистиролсульфоната: воротного электрода и канала. Электрические импульсы в первом запускали поток ионов в электролитной среде и влияли на проводимость канала. Когда дофамин оказывался в синаптической щели, он окислялся на воротном электроде, изменял его заряд, что в результате изменяло проводимость постсинаптического канала. Отток дофамина (в настоящих синапсах он реализуется за счет обратного захвата медиатора нейронами) осуществили с помощью микрофлюиного канала, по которому дофамин и продукт его окисления вымывались из искусственного синапса. Клетки выжили на нейроморфном устройстве и выделяли дофамин как минимум в течение 24 часов. Ширина синаптической щели (расстояние между мембранами клеток и постсинаптическими электродами) в среднем составила 100 нанометров, а в местах наиболее плотного контакта — пять-десять нанометров — это близко к размерам настоящих синапсов. Концентрация дофамина в биогибридном синапсе составила 10-15 микромоль на литр. Присутствие дофамина вызвало необратимые изменения в базовом уровне проводимости постсинаптического канала (синаптического веса) — так работает долговременная потенциация синапсов. Изменение проводимости зависело от плотности клеток (чем больше дофамина они выделяли, тем заметнее был эффект) и от скорости потока в микрофлюидном канале — если дофамин вымывался слишком быстро, он не успевал окислиться и изменение проводимости каналов реверсировалось. ![]() Долговременная потенциация в биогибридном синапсе. Снизу электрические импульсы в воротном электроде, сверху проводимость канала. При окислении дофамина ионный поток и, соотвественно, проводимость необратимо изменяется Scott Keene et al. / Nature Materials, 2020 ![]() Изменение проводимости постсинаптического канала при выделениее дофамина в течение четырех часов Scott Keene et al. / Nature Materials, 2020 Алиса Бахарева Источник: nplus1.ru Комментарии: |
|