Наука долго шла к созданию устройств, которые не просто имитируют работу нейронов, а действительно работают так же эффективно, как и клетки мозга

Наука долго шла к созданию устройств, которые не просто имитируют работу нейронов, а действительно работают так же эффективно, как и клетки мозга. Главная трудность заключалась в том, что большинство искусственных моделей требовали слишком больших энергозатрат и выдавали сигналы, намного превышающие естественные биологические амплитуды. Теперь исследователи смогли преодолеть этот барьер: в журнале Nature Communications представили искусственные нейроны, параметры которых полностью совпадают с биологическими.

Новый подход основан на использовании мемристоров — особых элементов, способных имитировать динамику ионов в клеточных каналах. В отличие от прежних прототипов, эти устройства работают при сверхнизких напряжениях — порядка сотен милливольт, то есть на том же уровне, что и живые нейроны. Более того, энергия одного импульса укладывается в диапазон биологических значений — от десятых до десятков пикоДжоулей. Это значит, что искусственный нейрон не только внешне похож на живой, но и «думает» в тех же масштабах энергии и времени.

Особое достижение в том, что такие нейроны способны подвергаться химической модуляции — их работа изменяется под действием веществ вроде ионов натрия или дофамина, как в настоящей нервной системе. Это открывает путь к более тонкому управлению искусственными сетями и их интеграции в живые организмы.

Ещё один шаг вперёд — демонстрация того, что искусственный нейрон можно напрямую подключить к живой клетке и обрабатывать её сигналы в реальном времени. В экспериментах такие устройства распознавали изменения состояния сердечных клеток, включая реакции на лекарственные вещества. Это не просто копия, а полноценный интерфейс между электроникой и биологией.

Таким образом, созданные нейроны стали не просто техническим имитатором, а настоящим «биологическим двойником». Их можно рассматривать как основу для новых биоэлектронных интерфейсов, которые помогут в развитии нейроморфных вычислений, медицинской диагностики и даже гибридных «киборг»-систем. На наших глазах электроника и биология начинают говорить на одном языке.

Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-025-63640-7)

Источник: www.nature.com

Комментарии: