Künstliche Neuronen gegen Herzinsuffizienz: Ein Stück Silizium kann sich wie ein biologischer Neuron verhalten

Zum ersten Mal hat ein Team von Wissenschaftlern gezeigt, dass sich künstliche Neuronen genau wie ihre biologische Äquivalente verhalten können. Bei einer direkten Anwendung bei Herzinsuffizienz, können diese den Verlauf im Tier umkehren. Lassen Sie sich also davon inspirieren, atmen Sie aus und steuern Sie Ihre Herzfrequenz.

Künstliche Neuronen fürs Herz

neuronale netze im menschlichen gehirn und körper ersetzt durch künstliche neuronen

Bestimmte neuronale Netze an der Schädelbasis wirken als Regulatoren dieser Parameter. Bei Herzinsuffizienz verlieren diese jedoch nach und nach an Wirksamkeit. Zum ersten Mal haben britische Forscher implantierbare künstliche Neuronen entwickelt, die das Verhalten realer Neuronen nachbilden können. Das Team hat diese erfolgreich auf Herzinsuffizienz bei Tieren angewendet. Diese Arbeiten sind in der Zeitschrift Nature Communications und im Journal of Physiology veröffentlicht.

"Die Funktion von Neuronen ist wie der Schmetterlingseffekt. Es ist sehr schwierig, die Flügelbewegungen des Schmetterlings aus der Beobachtung des Hurrikans abzuleiten, den sie ausgelöst haben". Dies erläutert Sciences et Avenir Professor Alain Nogaret. Er ist der französische Wissenschaftler, der diese Arbeit an der Universität von Bath im Vereinigten Königreich leitete. Dies ist die Kunst, die sein Team vollbringen muss. Da unsere Neuronen zur Kommunikation einen elektrischen Impuls an das benachbarte Neuron senden, ist dies kein linearer Weg. Zweifellos verursacht ein doppelt so starkes Signal jedoch nicht unbedingt einen doppelt so starken Impuls.

Neue Perspektive bei chronischen Erkrankungen

wissenschaftler haben winzigen chip und künstliche neuronale netze gegen herzinsuffizienz entwickelt

Die erste Herausforderung ist der Entwurf elektronischer Schaltkreise, die sehr nahe an den Ionen Kanälen liegen, über die Neuronen kommunizieren. Um einen elektrischen Impuls an ihre Nachbarn zu senden, verwenden die Neuronen Ionen, die elektrisch geladene Moleküle sind. Genauer gesagt öffnet und schließt das Neuron kleine Röhrchen - die berühmten Ionen Kanäle, die sich rund um die Membran kreuzen. Auf diese Weise lassen diese die Ionen rein und und wieder raus.

Es ist diese Bewegung, die den elektrischen Impuls erzeugt. Um diese Kanäle nachzuahmen, arbeiteten die Forscher mit Silizium. Es ist ein Material mit bekannten Halbleitereigenschaften. Mit dem richtigen Design gelang es also den Forschern, Schaltkreise zu entwerfen, die den richtigen Impuls gemäß einer Schwelle des empfangenen elektrischen Potentials senden, die mit der der realen Neuronen identisch ist.

professor alain nogaret entwickelt künstliche neuronen gegen chronischen krankheiten

Es ist bereits ein großer Erfolg, auf einem kleinen Siliziumchip das Äquivalent von 120 Neuronen zu entwerfen, die sich genauso verhalten wie biologische Neuronen. Wissenschaftler haben sich jedoch einer dritten Herausforderung gestellt: Der Vielseitigkeit. "Unser Modell ist flexibel und kann jede Art von Neuronen imitieren ", sagt Prof. Nogaret. In ihrer Arbeit sind es also die Neuronen, die von der Schädelbasis aus die Atmung und den Herzrhythmus steuern, die sie kopiert haben.




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