Bilim insanları beyinle iletişim kurabilen yapay sinir hücreleri üretti

Nature Nanotechnology dergisinde yayımlanan çalışmada, laboratuvar ortamında fare beyin dokusu üzerinde yapılan testlerde yapay sinir hücrelerinin, gerçek nöronları başarılı bir şekilde uyardığı gözlemlendi.

Bu gelişme, özellikle görme, duyma veya hareket yetisini geri kazandırmayı hedefleyen nöroprotez cihazların ve beyin-makine arayüzlerinin geliştirilmesinde kritik bir adım olarak değerlendiriliyor.

Silikon tabanlı sistemlerden biyolojik modellere

Günümüz bilgisayar işlemcileri, milyarlarca özdeş transistörün sabit ve sert bir silikon tabaka üzerine dizilmesiyle çalışırken; insan beyni, sürekli değişen ve yeni bağlantılar kuran yumuşak, üç boyutlu ağlardan oluşuyor.

Araştırmacılar, dijital bilgisayarlardan çok daha düşük enerjiyle çok daha karmaşık işlemleri yapabilen beyni örnek alarak, geleneksel donanımların enerji tüketim sorununa çözüm aramayı hedefliyor.

Yeni nesil malzemeler ve üretim teknolojisi

Yapay nöronların üretiminde, yarı iletken özelliğe sahip molibden disülfür ve iletken grafen içeren özel elektronik mürekkepler kullanıldı.

Havalandırmalı püskürtme (aerosol jet) yöntemiyle esnek polimer yüzeylere basılan bu malzemeler, nöronların ateşleme davranışını taklit edebilen karmaşık sinyal kalıpları üretebiliyor.

Geleneksel silikon sistemlerin yapay zekanın artan veri işleme ihtiyaçlarını karşılarken devasa enerji tüketmesi, bilim insanlarını biyolojik sistemleri taklit eden donanımlar aramaya yöneltti.

Daha önceki yapay nöron denemeleri ya çok yavaş ya da biyolojik sistemlerle uyumsuz derecede hızlı sinyaller ürettiği için gerçek dokuyla iletişim kurmakta yetersiz kalmıştı.

Northwestern ekibi, iletken bir filaman oluşturmak için polimerin kısmi parçalanma özelliğini kullanarak, gerçek nöronların "patlama" veya "sürekli ateşleme" gibi karmaşık tepkilerini taklit etmeyi başardı. Yapılan deneylerde, bu yapay sinyallerin canlı beyin devrelerini doğal bir sinyal gibi tetikleyebildiği kanıtlandı.

Bu teknolojinin, yapay zekanın enerji ve su tüketimini azaltacak yeni nesil donanımların temelini oluşturması bekleniyor.

Ayrıca, sinir sistemine daha doğal bir şekilde entegre olabilen implantlar sayesinde felç veya duyusal kayıpların tedavisinde daha etkili çözümlerin geliştirilmesi öngörülüyor.