Ett team av forskare från Nanjing University of Post and Telecommunications och Chinese Academy of Sciences i Kina och Nanyang Technological University och Agency for Science Technology and Research i Singapore utvecklade en artificiell neuron som kan kommunicera med hjälp av signalsubstansen dopamin. De publicerade sin skapelse och förväntade användningsområden för den i tidskriften Nature Electronics .

Som forskarna noterar är de flesta maskin-hjärna-gränssnitt beroende av elektriska signaler som ett kommunikationsmedium, och dessa signaler är i allmänhet enkelriktade. Elektriska signaler som genereras av hjärnan läses och tolkas; signaler skickas inte till hjärnan. I denna nya ansträngning har forskarna tagit ett steg mot att skapa ett hjärn-maskin-gränssnitt som kan kommunicera i båda riktningarna, och det är inte baserat på elektriska signaler. Istället förmedlas det kemiskt.

Arbetet innebar att bygga en artificiell neuron som både kunde detektera närvaron av dopamin och även producera dopamin som en svarsmekanism. Neuronen är gjord av grafen (ett enda ark av kolatomer) och en kolnanorörelektrod (ett enda ark av kolatomer rullat upp till ett rör). De lade sedan till en sensor som kan detektera närvaron av dopamin och en enhet som kallas memristor som kan frigöra dopamin med hjälp av en värmeaktiverad hydrogel, fäst vid en annan del av deras artificiella neuron.

Forskarna testade förmågan hos deras artificiella neuron att kommunicera genom att placera den i en petriskål med några hjärnceller som samlats in från en råtta. De fann att det kunde känna och svara på dopamin som skapats och skickas av råtthjärncellerna och även producera några av sina egna, som sedan producerade ett svar i råtthjärnans celler. De fann också att de kunde aktivera ett litet musmuskelprov genom att skicka dopamin till en ischiasnerv, som användes för att flytta en robothand.

Forskarna noterar att memristorn kan programmeras att generera och skicka olika mängder dopamin beroende på applikation, precis som hjärnceller gör. De erkänner att deras inställning är ganska skrymmande, vilket skulle begränsa dess användning som ett hjärn-maskin-gränssnitt, men noterar att det kan vara användbart i sin nuvarande form i en protesanordning. + Utforska vidare

Musstudie visar att dopamin frisätts i hjärnan som svar på hydrering

© 2022 Science X Network