Искусственные нейроны ведут себя в ответ на раздражители так же нелинейно, как настоящие, и обходятся почти без энергии. Прорывная технология открывает новые возможности для лечения сердечной недостаточности, нейродегенеративных заболеваний и других тяжелых патологий.

Разработка искусственных нейронов, которые бы реагировали на сигналы нервной системы, как настоящие, была одной из главных целей в медицине в последние десятилетия. Международная группа ученых теперь достигла этой цели, создав искусственные нейроны на кремниевых микрочипах. Их можно использовать в медицинских имплантах для лечения хронических заболеваний.

Работа опубликована на сайте Батского университета. Одной из основных сложностей в разработке была нелинейная реакция нейронов.

«Реакции нейронов могут быть непредсказуемыми: если посылаемый сигнал в два раза сильнее, то совершенно не обязательно, что реакция будет аналогичной», — объясняют авторы.

Математические расчеты и тщательное моделирование с учетом этих нелинейных реакций позволили ученым создать искусственные нейроны, реагирующие на стимулы так, как это бы делали живые здоровые нейроны.

В экспериментах с крысами уже удалось воспроизвести полноценную динамику нейронов гиппокампа и дыхательной системы. Функциональные искусственные нейроны означают, что теперь появилась возможность заменять с их помощью старые или уже погибшие нейроны, чтобы восстанавливать различные функции организма.

Низкая потребляемая мощность в 140 нановатт делает нейроны идеальными для биоэлектронных имплатнов для лечения многих хронических заболеваний.

Например, при сердечной недостаточности нейроны мозга у человека не реагируют должным образом на сигналы нервной системы, из-за чего сердце перестает работать в нормальном режиме. Теперь появляется возможность создать умные кардиостимуляторы, которые будут не просто имитировать сердцебиение с постоянной частотой, но и использовать нейроны, чтобы реагировать на «требования» к сердцу в режиме реального времени.

Другим перспективным направлением является лечение нейрогенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, при которой нейроны мозга погибают по мере прогрессирования заболевания.