Mitä kuvittelet, jos unohdat termin "keinotekoiset neuronit"? Varmasti jotain vaippakuoria, joita meille näytetään säännöllisesti scifi-elokuvissa. Elämässä kaikki näyttää kuitenkin erilaiselta. Vaikka se on tosiaankin yhtä futuristinen ja mielenkiintoinen. Esimerkiksi kansainvälinen tutkijaryhmä keksi äskettäin piisiruille keinotekoisia neuroneja, jotka käyttäytyvät aivan kuin oikeat. Tämä on ensimmäinen laatuaan oleva laite. Mikä lisäksi sopii ihmisen siirrolle.
Miksi keinotekoisia hermosoluja tarvitaan?
Bathin yliopiston (Iso-Britannia) verkkosivuston mukaan uudet keinoteuronit ovat erinomaisia kroonisten sairauksien, kuten sydämen vajaatoiminnan, Alzheimerin taudin ja muiden hermokuitujen rappeutumiseen liittyvien ongelmien hoidossa. On kriittisen tärkeää, että keinotekoiset hermosolut käyttäytyvät paitsi samalla tavalla kuin biologiset hermosolut, vaan myös käytännössä eivät tarvitse virtalähdettä (sisäänrakennettu akku "kestää eliniän"), mikä tekee niistä ihanteellisia käytettäväksi lääketieteellisissä implantteissa ja muissa bioelektrisissä laitteet.
Tutkimusryhmä, jota johtaa Bathin yliopisto ja johon kuuluu tutkijoita Bristolin, Zürichin ja Aucklandin yliopistoista, väittää, että keinotekoiset neuronit reagoivat hermoston sähköisiin signaaleihin kuin todelliset, kuten monet ovat yrittäneet vuosikymmenien ajan.
Asiantuntijat antavat myös esimerkin tekniikan käytöstä. Esimerkiksi sydämen vajaatoiminnassa aivojen juuressa olevat neuronit eivät reagoi kunnolla hermoston signaaleihin, eivätkä ne puolestaan lähetä oikeita signaaleja sydämeen, joka ei toimi niin kuin pitäisi. "Murtuneiden" neuronien korvaaminen keinotekoisilla neuroneilla ratkaisee tämän ongelman.
Yksi tärkeimmistä suunnittelun haasteista oli neuronien epälineaarinen vaste. Neuronien vasteet voivat olla arvaamattomia: jos lähetettävä signaali on erittäin voimakas, niin ei ole ollenkaan välttämätöntä, että vaste on sama. Matemaattiset laskelmat ja huolellinen mallintaminen, joka perustuu näihin epälineaarisiin vasteisiin, ovat mahdollistaneet keinotekoisten hermosolujen luomisen, jotka reagoivat ärsykkeisiin samalla tavalla kuin elävät terveet kudokset.
Mainosvideo:
Matemaattisten mallien päätelmien johdosta tutkijat kehittivät piisirut, jotka toistavat uskollisesti biologiset ionikanavat (yksi pääkomponenteista, jotka tarjoavat neuronien johtavan toiminnan) ennen todistaakseen, että heidän "piin neuronit" jäljittivät tarkasti kuinka oikeat toimivat.
Tällaisten hermosolujen luominen viittaa siihen, että nyt on mahdollista korvata vanhat tai jo kuolleet polut ja solut heidän avullaan kehon eri toimintojen palauttamiseksi. Erityisesti uusi keksintö on käyttökelpoinen potilaille, joilla on Alzheimerin tauti ja muut vastaavat sairaudet.
Vladimir Kuznetsov