Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на

Физики создали первый искусственный аналог синапса нервных клеток

© Иллюстрация РИА Новости . Алина ПолянинаТак художник представил себе передачу сигналов через синапсы нервных клеток
Так художник представил себе передачу сигналов через синапсы нервных клеток

МОСКВА, 28 июн — РИА Новости. Американские ученые разработали первый полупроводниковый аналог синапса — соединения между нервными клетками, что позволит ученым создавать вычислительные системы, имитирующие работу мозга, и изучать его тайны в "железе", говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.

"Главной отличительной чертой синапсов является то, что они могут одновременно передавать как возбуждающие, так и тормозящие сигналы в другие нервные клетки. Все попытки скопировать их устройство требуют использования 10-20 транзисторов, комбинация которых позволяет имитировать только одно нервное окончание. Мозг человека, в свою очередь, содержит 100 триллионов синапсов", — рассказывает Хань Ван (Han Wang) из университета Южной Калифорнии в Сан-Франциско (США).

Синапсы, или нервные окончания, представляют собой особые структуры на поверхности нервных клеток, которые позволяют им передавать информацию в виде электрических и химических сигналов в соседние нейроны, обмениваясь с ними особыми молекулами-нейротрансмиттерами. В клетках мозга человека и животных содержатся десятки подобных веществ, часть из которых возбуждает нейроны, заставляя их чаще вырабатывать сигналы, а другие — подавляют их работу.

Работа мозгаМодель гиппокампа, центра памяти мозга, созданная учеными из института Салка
Ученые: мозг человека может вместить в себя весь интернетЧеловеческий мозг, по расчетам нейрофизиологов из института Салка, может вместить в себя примерно в 10 раз больше информации, чем считалось раньше, – несколько петабайт данных, чего должно хватить, чтобы вместить почти весь текущий контент интернета.

В синапсах расположены множество "мешочков" с подобными веществами, которые они передают в соединенный с ними нейрон при поступлении соответствующей "команды" в нервную клетку от других клеток, связанных с ней собственными нервными окончаниями. Как недавно выяснили ученые, настоящие нейроны, в отличие от транзисторов и рукотворных аналогов нервных клеток, могут одновременно передавать и тормозящие, и возбуждающие сигналы и "переключаться" между разными режимами, что придает им невероятную гибкость в работе.

Ван и его коллеги создали первый полноценный аналог синапса, собрав своеобразный бутерброд из нескольких кусочков разных полупроводников — так называемого черного фосфора и селенида олова, а также двух золотых контактных площадок и подложки из двуокиси кремния.

Ключевая часть этого искусственного синапса — тонкий слой оксида фосфора, разделяющий фосфорный полупроводник и подложку, как рассказывают ученые, может показаться многим исследователям ошибкой или дефектом производства, поскольку такие слои обычно образуются при плохой изоляции микросхем и при их контакте с воздухом во время изготовления.

Нейроны в головном мозге человекаРисунок поясняет процесс создания фальшивых воспоминаний у мышей
Нейрофизиологи вернули потерянные воспоминания мышам при помощи светаУченые из MIT смогли вернуть нескольким мышам утраченную память о событиях, заставив при помощи импульсов света работать цепочки нейронов, в которых когда-то хранились эти воспоминания, что свидетельствует о возможности возвращения памяти людям с амнезией.

На самом деле, эта часть бутерброда Вана и его коллег позволяет ему переключаться между разными режимами работы, пропуская или не пропуская ток при приложении электрического поля к одному или двум золотым электродам. То, сколько тока пропускает этот слой, можно гибко менять, используя электроды, что позволяет полностью имитировать работу синапсов и нервных клеток в целом.

Соответственно, комбинации большого числа подобных искусственных нервных окончаний можно применять не только для создания искусственных нейросетей, не тратя на это огромное количество транзисторов или вычислительных ресурсов, но и для создания аналогов мозга и цепочек нейронов живых существ и изучения того, как они работают. Это, как надеются ученые, приблизит нас к раскрытию тайн человеческого сознания.

Рекомендуем
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала