कृत्रिम synapse है कि काम करता है के साथ जीवित कोशिकाओं बनाया — ScienceDaily


2017 में, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने प्रस्तुत किया है एक नई डिवाइस mimics कि मस्तिष्क के कुशल और कम ऊर्जा तंत्रिका सीखने की प्रक्रिया है । यह एक कृत्रिम संस्करण की एक synapse — खाई को भर में जो न्यूरोट्रांसमीटर यात्रा करने के लिए संवाद न्यूरॉन्स के बीच-बनाया से जैविक सामग्री. 2019 में, शोधकर्ताओं ने इकट्ठे नौ के अपने कृत्रिम synapses के साथ एक सरणी में, दिखा रहा है कि वे हो सकता है के साथ-साथ प्रोग्राम की नकल करने के लिए समानांतर आपरेशन के मस्तिष्क.

अब, एक समाचार पत्र में प्रकाशित जून 15 में प्रकृति सामग्री, वे परीक्षण किया है पहली biohybrid संस्करण के अपने कृत्रिम synapse और प्रदर्शन है कि यह संवाद कर सकते हैं के साथ जीवित कोशिकाओं. भविष्य प्रौद्योगिकियों stemming इस डिवाइस से कार्य कर सकता है प्रत्युत्तर देना करने के लिए सीधे रासायनिक संकेतों को मस्तिष्क से. अनुसंधान में आयोजित किया गया था के साथ सहयोग में शोधकर्ताओं Istituto Italiano डि Tecnologia (इतालवी प्रौद्योगिकी संस्थान — आईआईटी) में इटली और में आइंटहॉवन विश्वविद्यालय प्रौद्योगिकी (नीदरलैंड).

“इस कागज वास्तव में प्रकाश डाला गया अद्वितीय शक्ति की सामग्री है कि हम का उपयोग करने में सक्षम किया जा रहा करने के लिए बातचीत के साथ रहने की बात ने कहा,” अल्बर्टो Salleo, प्रोफेसर, सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग में स्टैनफोर्ड और सह वरिष्ठ लेखक के कागज. “कोशिकाओं को खुश कर रहे हैं पर बैठे नरम बहुलक. लेकिन संगतता गहरा हो जाता है: इन सामग्रियों के साथ काम एक ही अणुओं न्यूरॉन्स का उपयोग स्वाभाविक रूप से.”

जबकि अन्य मस्तिष्क-एकीकृत उपकरणों की आवश्यकता होती है एक बिजली के संकेत का पता लगाने के लिए और इस प्रक्रिया में मस्तिष्क की संदेश, संचार के बीच इस डिवाइस और जीवित कोशिकाओं के माध्यम से होते हैं electrochemistry-के रूप में हालांकि सामग्री थे सिर्फ एक अन्य न्यूरॉन से संदेशों को प्राप्त करने, अपने पड़ोसी है.

कैसे न्यूरॉन्स जानें

के biohybrid कृत्रिम synapse के होते हैं, दो नरम बहुलक इलेक्ट्रोड के द्वारा अलग, एक खाई के साथ भरा इलेक्ट्रोलाइट समाधान-जो की भूमिका निभाता है, अन्तर्ग्रथनी फांक अलग करती है कि संचार दिमाग में न्यूरॉन्स. जब जीवित कोशिकाओं रहे हैं के शीर्ष पर रखा एक इलेक्ट्रोड, न्यूरोट्रांसमीटर है कि उन कोशिकाओं को जारी कर सकते हैं के साथ प्रतिक्रिया है कि इलेक्ट्रोड का उत्पादन करने के आयनों. उन आयनों के पार यात्रा खाई दूसरे के लिए इलेक्ट्रोड और मिलाना प्रवाहकीय राज्य के इस इलेक्ट्रोड. कुछ है कि परिवर्तन के संरक्षित है, अनुकरण सीखने की प्रक्रिया को प्रकृति में होने वाली.

“एक जैविक synapse, अनिवार्य रूप से सब कुछ द्वारा नियंत्रित किया जाता है रासायनिक बातचीत में synaptic जंक्शन. जब कोशिकाओं को एक दूसरे के साथ संवाद, वे उपयोग कर रहे हैं रसायन शास्त्र,” स्कॉट ने कहा Keene, एक स्नातक छात्र स्टैनफोर्ड और सह प्रमुख लेखक के कागज. “जा रहा है के साथ बातचीत करने में सक्षम मस्तिष्क के प्राकृतिक रसायन विज्ञान डिवाइस देता है जोड़ा गया उपयोगिता है।”

इस प्रक्रिया mimics एक ही प्रकार के सीखने में देखा जैविक synapses है, जो अत्यधिक कुशल ऊर्जा के मामले में, क्योंकि कंप्यूटिंग और स्मृति भंडारण होता है में से एक में कार्रवाई की है । में और अधिक पारंपरिक कंप्यूटर सिस्टम, डेटा संसाधित किया जाता है और फिर बाद में ले जाया गया भंडारण के लिए.

परीक्षण करने के लिए, अपने डिवाइस के शोधकर्ताओं ने चूहे का इस्तेमाल किया neuroendocrine कोशिकाओं है कि जारी न्यूरोट्रांसमीटर डोपामाइन. इससे पहले कि वे भाग गया, उनके प्रयोग, वे अनिश्चित थे कि कैसे डोपामाइन के साथ बातचीत करेंगे उनकी सामग्री-लेकिन वे देखा एक स्थायी बदलाव के राज्य में अपने डिवाइस पर पहली प्रतिक्रिया है ।

“हमें पता था कि प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है, तो यह समझ में आता है के कारण होता है कि यह एक स्थायी बदलाव में डिवाइस के प्रवाहकीय राज्य,” कीन ने कहा. “लेकिन, यह मुश्किल था करने के लिए पता है कि हम चाहते हैं प्राप्त करने के परिणाम की भविष्यवाणी की कागज पर जब तक हम इसे देखा होगा प्रयोगशाला में. था कि जब हम क्षमता का एहसास यह है की नकल के लिए लंबे समय तक सीखने की प्रक्रिया का एक synapse.”

एक पहला कदम

इस biohybrid डिजाइन में इस तरह के प्रारंभिक चरणों में है कि मुख्य फोकस वर्तमान अनुसंधान बस गया था यह काम करने के लिए.

“यह एक प्रदर्शन है कि इस संचार melding रसायन और बिजली के लिए संभव है,” कहा Salleo. “आप कह सकते हैं कि यह की ओर एक पहला कदम एक मस्तिष्क की मशीन इंटरफेस है, लेकिन यह एक छोटे, छोटे बहुत पहला कदम है।”

अब है कि शोधकर्ताओं ने सफलतापूर्वक परीक्षण किया उनके डिजाइन, वे बाहर figuring कर रहे हैं सबसे अच्छा रास्तों में भविष्य के अनुसंधान के लिए, जो शामिल हो सकते हैं काम पर मस्तिष्क से प्रेरित कंप्यूटर, मस्तिष्क की मशीन इंटरफेस, चिकित्सा उपकरणों या नए अनुसंधान उपकरण के लिए तंत्रिका विज्ञान. पहले से ही, वे पर काम कर रहे हैं बनाने के लिए कैसे डिवाइस में बेहतर कार्य और अधिक जटिल जैविक सेटिंग्स होते हैं कि विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं और न्यूरोट्रांसमीटर.

इस अनुसंधान द्वारा वित्त पोषित किया गया राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन, अर्धचालक अनुसंधान निगम, एक स्टैनफोर्ड ग्रेजुएट फैलोशिप, के Knut और ऐलिस वॉलेनबर्ग के लिए नींव Postdoctoral अनुसंधान स्टैनफोर्ड और यूरोपीय संघ के क्षितिज 2020 अनुसंधान और नवाचार कार्यक्रम है ।

कहानी का स्रोत:

सामग्री द्वारा ही प्रदान की जाती स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय. मूल प्रश्न के लिखित टेलर द्वारा Kubota. नोट: सामग्री संपादित किया जा सकता है के लिए शैली और लंबाई ।



Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *