Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Nanjing in China hat ein künstliches Neuron entwickelt, das über den Neurotransmitter Dopamin kommunizieren kann. Eine Reihe von Experimenten an Ratten zeigte, dass dieses Neuron zusammen mit natürlichen tierischen Neuronen sowohl Dopamin freisetzen als auch empfangen kann. Die Lösung wird bei der Entwicklung von Gehirn-Computer-Schnittstellen nützlich sein, die alle Signale im menschlichen Körper - sowohl elektrische als auch chemische - genau lesen.
Wie die Wissenschaftler erklärten, messen die meisten modernen Schnittstellen, die zur Untersuchung von Gehirnsignalen entwickelt wurden, einfache elektrische Signale in Neuronen. Solche Systeme ermöglichen es Computern, viele wichtige Daten über den Körper zu sammeln und zu entschlüsseln, aber der Großteil der Informationen bleibt in verschlüsselten Neurotransmittern verborgen – Chemikalien wie Dopamin, die Neuronen verwenden, um sich gegenseitig Nachrichten zu senden. Neulich gaben chinesische Wissenschaftler bekannt, dass sie herausgefunden hätten, wie man diese versteckten Daten aus Dopamin „herausziehen“ kann.
„Die Muttersprache des Gehirns ist chemisch, aber alle modernen Gehirn-Maschine-Schnittstellen verwenden elektrische Sprache. Deshalb haben wir ein künstliches Neuron entworfen, um die Art und Weise zu duplizieren, wie ein echtes Neuron kommuniziert“, sagte Studienleiter Benghui Hu.
Das Neuron besteht aus einem Sensor aus Graphen und einer Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Elektrode, die erkennen kann, wann Dopamin freigesetzt wird, berichtet Techxplore. Wenn der Sensor genug erkennt, löst eine als Memristor bezeichnete Komponente die Freisetzung von mehr Dopamin am anderen Ende durch das hitzeaktivierte Hydrogel aus.
Hu und sein Team zeigten, dass das Neuron in der Lage ist, Dopaminsignale zu senden und zu empfangen, indem es mit Gehirnzellen von Ratten interagiert. Außerdem ist es in der Lage, die Muskeln des Tieres über den Ischiasnerv zu aktivieren und den Roboterarm zu bewegen – ohne elektrische Signale. Diese Entdeckung verspricht, es einfacher zu machen, extrem präzise Maschinen zu entwerfen, die mit dem menschlichen Körper und Gehirn interagieren.
„Tatsächlich hat diese Technologie ein großes Potenzial, sich auf komplexere Systeme auszudehnen. Man kann damit viele coole neue Dinge machen“, sagt Yoeri van de Burgt von der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden, die ebenfalls an der Studie teilgenommen hat.
2022-08-22 13:30:14
Autor: Vitalii Babkin