Учёные из Тохоку и Университета Футуру в Хакодате (Япония) обучили живые нейроны крыс генерировать сложные временные сигналы в реальном времени. Этот прорыв открывает новые перспективы для развития интерфейсов "мозг-машина", что особенно важно для медицинских и нейробиологических исследований.
Как проходили эксперименты
Исследователи интегрировали нейроны с высокоплотными микроэлектродными массивами и микрофлюидными устройствами, создавая замкнутую систему резервоарного вычисления, способную автономно производить периодические и хаотические волны без внешних стимулов. В процессе экспериментов нейроны получали электрическую имитацию каждые 333 миллисекунды, а для корректировки использовался алгоритм FORCE, который минимизировал ошибки между выходными этим и целевыми сигналами.
Технические детали и результаты
Исследование показало, что нейроны, помещенные в 128 квадратных колодцев, каждый из которых вмещал в среднем 14,6 нейронов, значительно улучшили свои показатели обучения по сравнению с бесформенными культурами. При этом наблюдалось снижение нейронных корреляций до 0.11 и 0.12, это говорит о более сложной динамике сети.
Успех этого проекта может стать основой для более сложных систем, использующих принцип живых нейронов для решения вычислительных задач, таких как обработка этих в нейросетях и развитие более эффективных интерфейсов между людьми и машинами.
Что это значит для рынка
Для русскоязычной аудитории и предприятий в сфере нейробиологии и медицинских технологий это открывает новые возможности для исследований и разработки более эффективных решений. Применение такой технологии может привести к созданию новых интерфейсов для нейронов, что позволит улучшить качество жизни людей с нарушениями функций нервной системы. В ближайшие 5-10 лет такие исследования могут повлиять на рынок медицинских технологий в России и СНГ.
Следующий шаг в исследованиях — дальнейшее совершенствование алгоритмов взаимодействия между нейронами и создание прикладных программ для реализации полученных результатов на практике.