Ученые создали логический элемент из живой культуры нейронов

Ученые из Израиля и США создали логическую схему из культуры нейронов. Клетки из гиппокампа крысиных эмбрионов сформировали на стеклянной подложке, выполняющий роль логического элемента "И", квадрат со стороной меньше миллиметра. Статья ученых опубликована в журнале Nature. Основные выводы работы приводит журнал New Scientist.
За счет использования культуры клеток вместо отдельно взятых нейронов удалось повысить надежность схемы до 95 процентов правильных срабатываний. Это по-прежнему на порядки больший по сравнению с электронными схемами процент ошибок. Но результат, полученный в данной работе, значительно превосходит результаты, полученные в экспериментах на единичных нейронах.

На иллюстрации показано устройство элемента - островок в середине верхней перемычки связан с двумя отростками (внизу, в основании подковы, связи между нейронами отключены блокатором ионных каналов), которые выполняют роль входов. Не показанные на фотографии электроды стимулируют клетки "отростков", и те ретранслируют сигнал дальше: уже по живым аксонам в результате обычной синаптической передачи. Нейроны "островка" складывают приходящие импульсы, и если в итоге оказывается превышен некоторый порог - выдают импульс на выходе. Подобрав ширину перемычек к островку, ученые добились того, что сигнал на выходе стал появляться только тогда, когда стимулируются нейроны на обоих входных отростках.

Элемент "И" выдает сигнал только когда получает сигнал на первый и на второй вход. В микроэлектронике это один из самых простых элементов, наряду с элементом "ИЛИ" (выход активен тогда, когда активен любой из входов), но именно из таких простых частей строятся сложные схемы. Если ученые научатся получать достаточно надежные нейронные сети с заданными свойствами на биологической основе, то в перспективе становится возможным создание нейроинтерфейса (прямой связи мозга с электронными устройствами).