Bramka z neuronów

Prace izraelskich naukowców z Instytutu Weizmanna dają nadzieję, że w przyszłości powstaną komputery korzystające z neuronów. Dotychczas inżynierów pracujących nad neuronowymi maszynami ograniczał fakt, iż neurony są dość zawodne. Neuron może wywołać powstanie sygnału w drugim jedynie w 4 przypadkach na 10. Nasze mózgi kompensują tę niedoskonałość neuronów tworząc niezwykle skomplikowaną sieć połączeń pomiędzy nimi.

Izraelczykom udało się w laboratorium stworzyć neuronową bramkę logiczną, która jest niemal równie niezawodna co jej elektroniczny odpowiednik. Autorami odkrycia są Elisha Moses oraz jego studenci Ofer Fienerman i Assaf Rotem, którzy opracowali metodę kontrolowanego wzrostu neuronów, a te utworzyły wydajny obwód.

Naukowcy pokryli szklaną płytkę materiałem, który jest nieprzyjazny dla żywych komórek. Następnie w materiale tym wydrapano schemat obwodu, a wydrapane miejsca pokryto środkiem przyjaznym dla komórek. Te były więc zmuszone rozwijać się tam, gdzie chcieli naukowcy. W ten sposób stworzyli urządzenie, które działa jak bramka logiczna AND.

Bramka zbudowana jest z neuronów i ma kształt kwadratu o boku długości 900 mikrometrów. Trzy ścianki formują rodzaj podkowy i mają szerokość 150 mikrometrów każda. Z czwartej strony znajduje się "wysepka" neuronów, połączona za pomocą cienkich "pomostów" z dwoma sąsiadującymi ściankami. Gdy wysepka jest stymulowana odpowiednim środkiem chemicznym, wysyła sygnał, który biegnie wokół obwodu. Na środku "podkowy" znajduje się blokada jonowa, która izoluje od siebi obie jej części. Naukowcy mogą decydować o wydajności bramki, regulując szerokość "pomostów" łączących wysepkę neuronów z "podkową". Neurony tworzące wysepkę wysyłają własny sygnał tylko wówczas, gdy otrzymają sygnały z obu "pomostów". Testy wykazały, że sygnał powstaje w 95% przypadków, a więc niezawodność neuronów zwiększono ponaddwukrotnie.

Assaf Rotem zauważa, że dzięki zwiększeniu niezawodności neuronów i stworzeniu z nich bramek logicznych mogą powstać obwody, które będą pełniły rolę pośrednika w komunikacji pomiędzy mózgiem, a różnymi urządzeniami. To z kolei pozwoli np. sparaliżowanym kontrolować sztuczne ramiona czy też pomoże osobom po poważnych urazach w ponownym nauczeniu się wymowy.

bramka logiczna neurony obwód