Пластмассовые нервы теперь умеют видеть и слышать

Модель зрения и слуха макаки удалось повторить с помощью созданного синаптического нейроморфного транзистора. Иллюстрация Physorg

Все активнее в медиапространстве раздаются возмущенные голоса против нейроморфных сетей и возможности подстраивать голоса и изображения с целью облапошивания людей. Почему-то никто в течение уже многих лет не обращал внимания на так называемых пранкеров, «разыгрывающих» по телефону разного рода персонажей. Если судить по выступлениям оппонентов нейроморфных сетей, создается впечатление, что они не совсем понимают, о чем идет речь. Вместе с тем в университете Нанькай китайского Тяньцзиня предложили нейроморфное устройство, создание которого было инспирировано… устройством мозга млекопитающего, причем высокоразвитого – макаки.

Мы получаем внешнюю информацию в основном посредством зрительного и слухового анализаторов, то есть чувствительных клеток сетчатки глаза и улитки внутреннего уха. Фотоны света раздражают клетки сетчатки глаза – палочки и колбочки, – которые посылают по зрительному нерву электросигналы в зрительную кору затылочных долей мозга.

Звуковые волны конвертируются в колебания эндолимфы, улавливаемые ворсинками слуховых нейронов, также посылающих импульсы в слуховую кору височных долей. По ходу следования в кору сигналы проходят соединения клеток, то есть синапсы (точки опосредованного контакта) нейронов, в которых происходит передача молекул нейромедиаторов (трансмиттеров) от одного нейрона к другому.

Нейробиологи Нанькая назвали этот процесс кросс-модальным усилением (enhancement) перцепции, или восприятия сенсорной информации.

В мире растет число людей, страдающих ухудшением зрения (что будет только усиливаться по мере «созревания» детей, с двух-трехлетнего возраста уткнувшихся в телефоны) и слуха вследствие шумового загрязнения среды обитания человека. Помочь им в будущем сможет созданный в Тяньцзине нейроморф распознавания. В том числе и зрительного распознавания, реагирующего на движение.

Им можно будет оснащать, например, дроны. Китайский нейроморф передает полученную информацию для мультисенсорной интеграции окулярных и вестибулярных импульсов на двумерной нанопленке, дающей быстрое распознавание движения. Малая толщина пленки делает ее пластичной. Это свойство столь характерно для нервной ткани, постоянно меняющей совокупность своих синапсов.

В данном случае удалось получить параллельно осуществляемый бимодальный процессинг генерируемых сигналов в виде электрических пиков-спайков и постсинаптических токов. Приходящие к синапсу медиаторы соединяются с белковыми рецепторами на оболочке другого нейрона. В результате тот генерирует собственный импульс для дальнейшего проведения. И так – по цепочке… Созданный в Китае нейроморф «помогал» дрону корректировать свое движение, используя сигналы, имитирующие биологические принципы действия двух сенсорных систем макаки.

Последние десятилетия ознаменовались тотальным распространением различных гелей. Один из них (Gliadel) активно используется хирургами для лечения ран. В балтиморском университете Дж. Гопкинса его соединили с антителами и химиотерапевтическим паклитакселем (Paclitaxel). Последний используется для постоперационного долечивания мозговой опухоли.

Биоинженеры университета в шведском Линчёпинге сообщили о создании с помощью сходного с гелем полимера «деревянного» транзистора. Сделано это с целью сохранения биоразнообразия на планете, все более загрязняемой пластиками и отходами производства электроники. В то же время нарастает и масса древесных отходов, которые предложено использовать для – в прямом смысле слова – деревянных электрохимических транзисторов.

Древесина вся пронизана сосудами-трубками ксилемы и флоэмы. По первой от корней к листьям поднимаются вода и соли, а по второй – сверху вниз транспортируется синтезированная фотосинтезом органика, обеспечивая нарастание стволов и стеблей растений. Название первой идет от «ксилос» – трубка, отсюда ксилофон; а второй термин имеет тот же корень, что и в словах «флот», «флюктуации» и «флювиальность» (отложения из тока).

Помимо целлюлозы в стенках растительных клеток присутствует лигнин – так называют придающий растениям жесткость полимер, накопление которого приводит к одревеснению.

Отважный норвежец Тур Хейердал в свое время поразил мир, использовав плот для «броска» из Перу в Полинезию. Для плота он связал стволы бальсового дерева (Ochroma lagopus), которое не «мокнет» в воде и очень легкое в силу большого сечения его трубок. В шведском Линчёпинге прежде всего избавились от лигнина, после чего пропитали бальсовую древесину полимером PEDOT: PSS (полиэтилен-диокситиофен: полистирен-сульфонат). Благодаря этой добавке авторы получили WECT – древесный электрохимический транзистор. Пока успех не очень впечатляет, поскольку при подаваемом напряжении в 2,5 В выключение тока занимает целую секунду, а «обратное» включение – пять. Тем не менее шведы воплотили «в дереве» саму идею создания WECT.

В качестве исторической аналогии: скорость первого авто в Лондоне составляла 6 км/ч (а перед ним шел человек с красным флажком). Скорость же английского танка вообще была 2 км/ч…