通过互联网连接的实时和人工神经元



来自英国,德国,意大利和瑞士的大学的一组科学家设法开发了一种将人工神经元与生物学神经元连接系统。它们使用忆阻器通过Internet连接,该系统的三个元素分别位于欧洲的不同地区。

大脑的基础是一组神经元,即所谓的神经网络。单个神经元通过突触相互结合。新技术使开发神经元类似物并将其与人工突触联系起来成为可能。当然,所有这些都是相对原始的,但是随着时间的流逝,科学家们成功地完成了越来越复杂的项目。

嗯,在这种人工网络中需要忆阻器,以提高从一个神经元到另一个神经元的信号传输效率

人工网络的主要元素是神经元的半导体类似物。这是来自数百万个晶体管的芯片。该芯片产生电脉冲,该电脉冲首先到达忆阻器,然后通过微电极到达小鼠海马神经元。事实证明,电信号的作用类似于刺激的突触后电位,由此形成大脑中的神经冲动。

该微电极起突触的作用,因此被称为突触体。



真正的突触是可塑性的,为了进行类比,科学家通过两个极点将信号传递给忆阻器。第一个起突触前刺激的作用,因为它受到了人工神经元的刺激。好吧,第二个被用作突触后输入,将自然神经元的响应返回给忆阻器。

顺便说一下,这条链非常复杂,但最终一切都按预期进行了。



此外,还开发了系统的第二部分-需要将信号从活动神经元传输到硅神经元。科学家使用所谓的局部电位固定方法创建了一个神经元配准系统。之后,脉冲进入第二个忆阻器,然后到达人工神经元。

结果是混合电路将信号从硅电池传输到真实的神经元。

如上所述,系统的要素在地理位置上是分开的。因此,硅神经元位于苏黎世的忆阻器-南安普敦,小鼠神经元的培养物-帕多瓦。为了通过Internet传输信号,使用了UDP协议。

为了证明突触子的特性,科学家对谷氨酸能海马突触的长期增强进行了建模。在生成的模型中,第一个人工神经元起了起搏器的作用。他产生了一定频率的电信号。忆阻器同时充当突触后膜,从而增加了大脑的可塑性。

开发人员对忆阻器进行编程,以使其能够响应生物神经元放电的频率而改变电阻。后者是由突触后输入记录的。这就是海马细胞受体的工作方式。好吧,第二个忆阻器在随机充电模式下工作。他随机发出冲动,他的活动受到忆阻器的自然神经元的影响。



结果,活细胞表现出活性,甚至在刺激频率降低后仍保持活性。最后,链的第三个元素显示出增强的自发活性。如果科学家减少起搏器的放电速度,就会出现长期的抑郁症,在此期间整个系统的活动都会减少。

为什么以及如何使用该系统?据科学家称,这将有助于开发针对心律不齐,高血压,脊髓损伤和帕金森氏病的疗法。



顺便说一句,近来有一天人们知道了使用忆阻器的另一种选择。库尔恰托夫研究所研究中心的科学家们使用它们来存储和处理数据。它们将在语音识别系统以及运输和安全综合体人员中使用。几年后,技术将达到这样的水平,即此类系统的尺寸将非常小,并且具有巨大的信息容量。



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