Cosa immagina se ti manca il termine "neuroni artificiali"? Sicuramente qualcosa come fili rivestiti che ci vengono mostrati regolarmente nei film di fantascienza. Tuttavia, nella vita, tutto sembra diverso. Anche se, è vero, non è meno futuristico e interessante. Ad esempio, un team internazionale di scienziati ha recentemente inventato neuroni artificiali su chip di silicio che si comportano proprio come quelli reali. Questo è il primo dispositivo del suo genere. Che, inoltre, è adatto al trapianto umano.
Perché sono necessari i neuroni artificiali?
Secondo il sito web dell'Università di Bath (UK), i nuovi neuroni artificiali sono eccellenti per il trattamento di malattie croniche come l'insufficienza cardiaca, il morbo di Alzheimer e altri problemi associati alla degenerazione delle fibre nervose. È di fondamentale importanza che i neuroni artificiali non solo si comportino allo stesso modo dei neuroni biologici, ma praticamente non abbiano bisogno di una fonte di alimentazione (la batteria incorporata "durerà per tutta la vita"), il che li rende ideali per l'uso in impianti medici e altri dispositivi bioelettrici dispositivi.
Il team di ricerca, guidato dall'Università di Bath e comprendente ricercatori delle università di Bristol, Zurigo e Auckland, sostiene che i neuroni artificiali rispondono ai segnali elettrici del sistema nervoso come quelli reali, cosa che molti hanno cercato di ottenere per decenni.
Inoltre, gli esperti forniscono un esempio dell'uso della tecnologia. Ad esempio, nell'insufficienza cardiaca, i neuroni alla base del cervello non rispondono adeguatamente ai segnali del sistema nervoso e, a loro volta, non inviano i segnali giusti al cuore, che non funziona come dovrebbe. Sostituire i neuroni "rotti" con quelli artificiali risolve questo problema.
Una delle principali sfide di progettazione era la risposta non lineare dei neuroni. Le risposte dei neuroni possono essere imprevedibili: se il segnale inviato è molto forte, allora non è affatto necessario che la risposta sia la stessa. Calcoli matematici e un'attenta modellazione basata su queste risposte non lineari hanno permesso la creazione di neuroni artificiali che rispondono agli stimoli nello stesso modo in cui farebbero tessuti sani.
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Dopo aver derivato modelli da modelli matematici, gli scienziati hanno sviluppato chip di silicio che riproducevano fedelmente i canali ionici biologici (uno dei componenti principali che forniscono la funzione conduttiva dei neuroni), prima di dimostrare che i loro "neuroni di silicio" imitavano accuratamente il funzionamento di quelli reali.
La creazione di tali neuroni suggerisce che ora è possibile sostituire i percorsi e le cellule vecchi o già morti con il loro aiuto per ripristinare varie funzioni del corpo. In particolare, la nuova invenzione sarà utile per i pazienti con malattia di Alzheimer in via di sviluppo e altre condizioni simili.
Vladimir Kuznetsov
