Ko jūs iedomājaties, ja izlaižat terminu “mākslīgie neironi”? Protams, kaut kas līdzīgs vadu apvalkiem, ko mums regulāri demonstrē zinātniskās fantastikas filmās. Tomēr dzīvē viss izskatās savādāk. Lai gan tas, protams, ir ne mazāk futūristisks un interesants. Piemēram, starptautiska zinātnieku grupa nesen izgudroja silīcija mikroshēmām mākslīgos neironus, kas uzvedas tāpat kā īsti. Šī ir pirmā šāda veida ierīce. Kas turklāt ir piemērots cilvēku transplantācijai.
Kāpēc nepieciešami mākslīgie neironi?
Saskaņā ar Batas Universitātes (Lielbritānija) tīmekļa vietni, jaunie mākslīgie neironi ir lieliski piemēroti hronisku slimību, piemēram, sirds mazspējas, Alcheimera slimības un citu problēmu, kas saistītas ar nervu šķiedru deģenerāciju, ārstēšanai. Ir kritiski svarīgi, lai mākslīgie neironi ne tikai izturētos tāpat kā bioloģiskie neironi, bet arī praktiski nebūtu nepieciešami enerģijas avoti (iebūvētais akumulators "kalpo visu mūžu"), kas padara tos ideāli izmantojamus medicīniskajos implantos un citos bioelektriskos ierīces.
Pētnieku grupa, kuru vada Batas universitāte un kurā ir Bristoles, Cīrihes un Oklendas universitāšu pētnieki, apgalvo, ka mākslīgie neironi reaģē uz nervu sistēmas elektriskajiem signāliem tāpat kā īstie, ko daudzi ir mēģinājuši sasniegt gadu desmitiem ilgi.
Tāpat eksperti sniedz tehnoloģiju izmantošanas piemēru. Piemēram, sirds mazspējas gadījumā smadzeņu pamatnes neironi nereaģē pareizi uz nervu sistēmas signāliem, un tie savukārt nenosūta pareizos signālus sirdij, kas nedarbojas, kā vajadzētu. Aizvietojot "salauztos" neironus ar mākslīgajiem, šī problēma tiek atrisināta.
Viens no galvenajiem dizaina izaicinājumiem bija neironu nelineārā reakcija. Neironu reakcija var būt neparedzama: ja nosūtītais signāls ir ļoti spēcīgs, tad nemaz nav nepieciešams, lai reakcija būtu vienāda. Matemātiskie aprēķini un rūpīga modelēšana, kas balstīta uz šīm nelineārajām atbildēm, ļāva izveidot mākslīgos neironus, kas reaģē uz stimuliem tāpat kā veseli veseli audi.
Reklāmas video:
Pēc atvasinājumu iegūšanas no matemātiskiem modeļiem zinātnieki izstrādāja silīcija mikroshēmas, kas ticami reproducēja bioloģiskos jonu kanālus (vienu no galvenajiem komponentiem, kas nodrošina neironu vadītspējīgu funkciju), pirms pierādīja, ka viņu “silīcija neironi” precīzi atdarina to, kā darbojas reālie.
Šādu neironu izveidošana liek domāt, ka tagad ir iespējams ar viņu palīdzību aizstāt vecos vai jau mirušos ceļus un šūnas, lai atjaunotu dažādas ķermeņa funkcijas. Īpaši jaunais izgudrojums būs noderīgs pacientiem ar Alcheimera slimības attīstību un citiem līdzīgiem stāvokļiem.
Vladimirs Kuzņecovs