Forskare har tagit fram en konstgjord nervcell av ledande plast med flera egenskaper som liknar en riktig. Den nya tekniken kan bana väg för känsligare proteser och mer avancerad robotik.
Forskare vid Linköpings universitet har tagit ett steg framåt i utvecklingen av avancerade artificiella nervceller.
– Att efterlikna beteendet hos biologiska nervceller på konstgjord väg har varit ett stort mål inom så kallad neuromorf forskning. Men traditionell kiselbaserad elektronik är otillräcklig då den inte kommunicerar på samma sätt som nervcellerna i kroppen, säger Simone Fabiano, professor i materialvetenskap vid Linköpings universitet, i ett pressmeddelande.
I stället för att förlita sig på hårt kisel jobbar forskarna med en grupp mjuka och flexibla material som kallas konjugerade polymerer. Materialet kan transportera både joner och elektroner vilket underlättar sammankopplingen med biologiska nervsystem.
Öppnar för proteser med känsel
En ny studie visar att de konstgjorda nervcellerna kan bearbeta viss information på ett sätt som liknar det mänskliga nervsystemets. Denna funktion, som på engelska kallas anticoincidence detection, innebär att nervcellen bara aktiveras om en av dess ingångar är aktiv samtidigt som den andra är inaktiv. Mekanismen är avgörande för bland annat känsel.
– Man kan tänka sig att använda tekniken för att ge känsel åt proteser eller inom robotik. Det visar att organisk elektronik inte bara är ett mjukare alternativ till kisel, de möjliggör också helt nya former av neurala beräkningar som kan koppla ihop biologi och elektronik, säger Simone Fabiano.
Enklare och mindre nervcell
I början av 2023 tog forskarlaget fram artificiella nervceller som efterliknade 15 av 22 egenskaper hos biologiska nervceller, men de plastbaserade nervcellerna hade många olika komponenter som begränsade användbarheten. Nu har tekniken förfinats. Den konstgjorda nervcellen består nu av en enda så kallad organisk elektrokemisk transistor, men kan ändå efterlikna 17 egenskaper.
Förutom att funktionaliteten är högre blir nervcellen mindre– ungefär samma storlek som en mänsklig nervcell.
– Det är en av de enklaste och mest biologiskt relevanta artificiella neuroner som hittills har skapats. Det öppnar dörren för att integrera syntetiska neuroner direkt med levande vävnad eller robotik, säger Simone Fabiano.
Vetenskapliga artiklar:
Single organic electrochemical neuron capable of anticoincidence detection, Science Advances.
Single-transistor organic electrochemical neurons, Nature Communications.
