Ето как учените ни доближават до света на киборгите: създаден е биочип, който имитира човешката ретина

Сливането на човека и машината като нова реалност.

В рамките на усилията за разработване на биоелектроника за коригиране на нарушенията в работата на тялото и мозъка международен екип от изследователи е разработил иновативен биочип, който имитира работата на човешката ретина. Разработката е част от съвместните усилия на експерти от Форшунгсцентър Юлих, Университета RWTH Аахен, Италианския технологичен институт и Университета в Неапол. Резултатите от тяхната работа са публикувани в списание Nature Communications .

Създаването на този чип символизира първите стъпки към една реалност на киборги, която отдавна е престанала да бъде само научна фантастика. Хората вече използват пейсмейкъри за лечение на аритмии, кохлеарни импланти за подобряване на слуха и ретинални импланти, които помагат на хората с нарушено зрение да възвърнат поне частично зрението си. Новият чип, разработен от групата на Санторо, представлява комбинация от проводящи полимери и чувствителни към светлина молекули, които могат да имитират работата на ретината, включително зрителните пътища. Това постижение открива възможността за още по-тясно сливане между човека и машината.

Франческа Санторо, професор по невроелектронни интерфейси в университета RWTH Aachen и гостуващ изследовател в Италианския технологичен институт, обяснява:

„Нашият органичен полупроводник разпознава количеството светлина, което попада върху него, подобно на начина, по който го правят нашите очи. Количеството светлина, което попада върху отделните фоторецептори, в крайна сметка създава изображение в мозъка“.

Чипът се характеризира с това, че е изработен изцяло от нетоксични органични компоненти, гъвкав е и работи на базата на йони, т.е. заредени атоми или молекули. Това му позволява да се интегрира по-добре в биологичните системи в сравнение с традиционните силициеви полупроводникови компоненти, които са твърди и работят само с електрони.

„Нашите клетки използват йони, за да контролират определени процеси и да обменят информация“, обяснява изследователят.

В момента разработката е само „доказателство за концепцията“, но учените вече разглеждат възможните приложения на чипа. Той би могъл да функционира като изкуствен синапс, тъй като облъчването със светлина променя проводимостта на използвания полимер както в краткосрочен, така и в дългосрочен план. Истинските синапси работят по подобен начин: като предават електрически сигнали, те променят размера и ефективността си, което е в основата на способността на мозъка да учи и да запомня. Санторо казва:

„В бъдещите експерименти искаме да свържем компонентите с биологични клетки и да обединим заедно множество отделни чипове“.

В допълнение към изкуствената ретина екипът на Санторо разработва и други подходи към биоелектронните чипове, които могат да взаимодействат с човешкото тяло, особено с клетките на нервната система. Те имат за цел не само да възпроизведат триизмерната структура на нервните клетки, но и техните функции, като например обработката и съхранението на информация.

Различните биочипове могат да се използват за изучаване на истинските неврони, например за изследване на клетъчния обмен на информация. Освен това Санторо и нейният екип се надяват, че в бъдеще техните компоненти ще могат активно да се намесват в пътищата за предаване на информация на клетките, за да коригират грешките, възникващи при невродегенеративни заболявания като Паркинсон или Алцхаймер, или да поддържат органите, които вече не функционират правилно.

Този тип компоненти могат да служат и като интерфейс между изкуствените крайници или стави. Освен това чиповете притежават свойства, които ги правят идеални за използване като хардуер за изкуствени невронни мрежи, които биха могли значително да подобрят компютърните технологии. Санторо подчертава:

„Те ще направят възможно създаването на компютърни технологии, които имитират мозъка на всички нива“.