Комп`ютерний чіп, який працює як штучний мозок
Відео: Пентагон фінансує експерименти з впровадження чіпів в мозок солдат
Комп`ютери легко справляються з завданнями, які ставляться перед ними знову і знову. Однак, вони не настільки розумні, щоб адаптуватися до незвичних ситуацій. Але це тільки поки. Група дослідників з Массачусетського технологічного інституту (MIT) використовує людський мозок в якості моделі для того, щоб створити схему машини, яка стане початком ери дійсно розумні комп`ютери.
Ключ, як виявляється, в пластичності. Завдяки цьому якості людський мозок в стані змінюватися у відповідь на подразники. Це одна з причин, по якій, як припускають багато нейрофізіологи, ми здатні запам`ятовувати і вчитися. Вона також лежить в основі здатності мозку оговтатися після травми.
Відео: Чіп в мозку допоміг паралізованому рухати руками (новини)
Дослідники з MIT розробили комп`ютерний чіп, який може імітувати діяльність одного синапсу головного мозку. Синапс з`єднує два нейрона, які служать для передачі нервового імпульсу між двома клітинами. Але вони не виступають в якості провідника. Синапси - це хімічні сигнали у вигляді нейротрансмітерів, що зв`язуються з рецепторами. Ці рецептори активують іонні канали. Коли іонний канал відкривається і закривається, він змінює електричний потенціал клітин і, якщо ця зміна досить велике, то електричний імпульс спрацьовує, що називається потенціалом дії.
Іонні канали управляють потоком заряджених атомів таких елементів, як натрій, кальцій і калій, звідси і назва. Коли ці заряджені атоми стікають в канали, вони підсилюють або послаблюють синапси.
Відео: Подружжя Вживили Чіпи і Тепер Вони Завжди на зв`язку в HD
Команда Массачусетського технологічного інституту розробила комп`ютерний чіп, напівпровідники якого ведуть себе, як іонні канали. Замість цифрового вимикача, який є в будь-якому комп`ютері, ці напівпровідники мають різні рівні струму, також, як в аналогової схемою. Градієнт електричного потенціалу проходить через напівпровідники також, як іони проходять через іонні канали в клітці. Це подібно до аналогової схемою зі змінним резистором.
Чіп, розроблений вченими, має близько 400 подібних напівпровідників - зовсім маленьких, але корисних для моделювання деяких видів функціонування мозку.
За словами головного наукового співробітника відділу медичних наук і технологій в MIT Чи-Санг Пуна (Chi-Sang Poon), ця технологія дасть можливість зрозуміти, як працює мозок, і може бути використана в протезуванні. Це також проливає світло на давню суперечку про довготривалому ослабленні (long term depression - LTD) та довгострокової потенциации (potentiation - LTP), іншими словами ослабленні і посилення нейронних зв`язків.
Одна з теорій свідчить, що вони залежать від того, наскільки часто вистрілюють нейрони. Нещодавно теоретики припустили, що вони залежать від часу прибуття в синапс.
Відео: Імплантація чіпа в мозок дозволяє повністю керуючи чол
Обидві теорії залежать від участі NMDA-рецепторів, які виявляють активність нейрона після того, як надходить хімічної сигнал. Один з кандидатів на другий рецептор - ендоканнабіноідов - з`єднання, подібна за своєю структурою з марихуаною і вироблене в головному мозку. Воно бере участь у багатьох функціях, в тому числі апетиті і пам`яті. Деякі нейробіологи припустили, що ендоканнабіноіди, вироблені в нейроні, вивільняються в синапси, де вони активізують рецептори ендоканнабіноідов в нейроні, який поставляє сигнал. Якщо в той же самий час NMDA-рецептори активні, то відбувається довготривале послаблення.
Коли дослідники включили до складу напівпровідників чіпа ці моделі ендоканнабіноідних рецепторів, вони змогли безпомилково змоделювати як довгострокове ослаблення, так і потенціації. Вперше ученим вдалося змоделювати обидва ці явища і продемонструвати, що це діє.
