Ученые совместили живые и искусственные нейроны с помощью света
Международная группа исследователей разработала нейропротез, который использует свет в качестве основного средства связи с организмом. Он существенно отличает его от аналогичных устройств, используемых для связи с нейронами, которые базируются на электрических портах. Использованная при его разработке методика называется оптогенетикой и обеспечивает больший контроль фокусировки, чем любой из существующих протезов.
«Достижения в области оптогенетических технологий позволили нам точно нацелить нейроны в очень маленькой, локальной области нашей биологической нейронной сети», пояснил инженер Тимоти Леви из Токийского университета.
Оптогенетика также включает в себя модификацию биологических нейронов. В лабораторных условиях исследователи генетически запрограммировали живую сеть нейронов на производство светочувствительных белков от трех до четырех недель. Они были выделены из водорослей, которые запускают реакцию в ответ на воздействие синего света.
Искусственную нейронную сеть ученые также задействовали в проекте, но уже для создания двоичных ритмов синего света, нацеленных на область 0,8 на 0,8 миллиметра в пределах большой биологической сети. Биологические нейроны реагировали через изменения своего собственного ритма как локально, так и по всей сети. Их реакция была зафиксирована с помощью кальциевой визуализации и электродных датчиков
«Ключом к нашему успеху было понимание того, что ритмы искусственных нейронов должны соответствовать ритмам нейронов настоящих. Как только мы смогли это сделать, биологическая сеть смогла ответить на «мелодии «, посланные искусственной системой», пояснил Леви.
Поскольку группа электродов, которую исследователи использовали для определения нервного ответа, была в четыре раза больше, чем стимулируемая область, исследователи отмечают, что результаты могут быть далеки от идеальных.
Тем не менее, эксперименты предоставили ученым важную информацию для создания эффективной нейропротезной коммуникации. В своей статье команда объясняет, что способность нацеливаться на локальные группы нейронов обещает более высокую передачу информации для будущих устройств. Не исключено, что точность передачи сигнала можно будет отрегулировать даже вплоть до уровня одного нейрона, что обеспечит идеальное качество изображения.
