Ученые Казанского федерального университета вновь доказали ведущую роль российской науки в мировой повестке исследований мозга. Под руководством известного нейробиолога Рустема Хазипова в лаборатории КФУ впервые удалось создать и наглядно продемонстрировать уникальное соединение между живыми нейронами головного мозга при помощи инновационных "искусственных синапсов" — органических мемристоров. Эта революционная методика уже сегодня открывает перед исследователями перспективу разработки гибридных нейрональных сетей, где переплетаются живые клетки и искусственные элементы, а в дальнейшем — полноценного интегрирования мозга и электронных устройств на уровне одной клетки.
Мемристоры — новые "строительные блоки" искусственных синапсов
В естественной нервной системе мозг человека состоит из миллиардов нейронов, взаимодействующих друг с другом при помощи синапсов. Именно благодаря этим связям формируется память, происходит обучение и обеспечивается работа интеллекта. Команда Казанского федерального университета, в сотрудничестве с коллегами из Университета Пармы под руководством профессора Виктора Ерохина, взялась воспроизвести такую связь на технологической платформе. Ими были использованы так называемые мемристоры — инновационные электронные компоненты, способные изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от предыдущей активности. Благодаря этому мемристор может "запоминать" полученную информацию, имитируя работу природного синапса.
Эксперимент заключался в искусственном объединении двух нейронов на срезах коры головного мозга при помощи органического мемристора. Как показала группа Рустема Хазипова, такое соединение не только обеспечило передачу электрических сигналов между ними, но и продемонстрировало настоящую "синаптическую память": сопротивление мемристора изменялось в зависимости от активности связываемых нейронов, повторяя механизм биологического обучения.
Путь к гибридным нейрональным сетям: возможности и перспективы
Созданные искусственные синапсы стали первым шагом к формированию гибридных нейросетей, где органические и электронные компоненты работают в едином живом ансамбле. Такая технология имеет огромный потенциал не только для создания аналогов биологических процессов, но и для разрыва традиционных границ между "естественным" и "искусственным" интеллектом. Исследователи КФУ уже делают прогнозы о возможном использовании расширенных нейросетей, собранных на базе множества живых нейронов и мемристоров, для решения сложных логических и вычислительных задач — фактически, создания уникальных гибридных биокомпьютеров.
В будущем мемристорные интерфейсы позволят реализовать прямую связь между мозгом и внешними вычислительными системами. Такое технологическое "слияние" даст старт разработке новых интерфейсов для медицины, высокоточных нейропротезов, а также к перспективе появления первых "киборгов" — систем, сочетающих живой мозг и искусственные электронные устройства.
Роль Рустема Хазипова и значимость научного успеха КФУ
Рустем Хазипов, ведущий сотрудник института РИКЕН и руководитель лаборатории OpenLab нейробиологии КФУ, известен далеко за пределами России своими работами в области нейрофизиологии. Его инициативы и научное руководство стали мощным драйвером для развития высокотехнологичных исследований в Казани и на всем постсоветском пространстве. Осуществленный им и его командой проект по связыванию нейронов органическими мемристорами подтверждает, что отечественная наука способна опережать современные мировые тренды в исследованиях мозга, активно внедряя технологии будущего уже сегодня.
Работа над искусственными синапсами стала возможной благодаря тесному международному сотрудничеству с экспертами из Италии, что подчеркивает стремление российских ученых интегрироваться в глобальное научное сообщество и делиться впечатляющими результатами.
Будущее искусственных синапсов и нейроинтерфейсов
Прорыв КФУ в области гибридных нейрональных сетей открывает перед наукой путь к новым рубежам. Следующим шагом для исследователей станет создание более масштабных и сложных нейросетей, а также испытание систем, способных самостоятельно решать интеллектуальные задачи или управлять внешними устройствами с минимальным Participation человеческого оператора. Позитивный настрой, амбициозные проекты и высокий профессионализм команды под руководством Рустема Хазипова гарантируют, что исследования Казанского федерального университета продолжат формировать будущее нейротехнологий — не только в России, но и в мире в целом.
Изображение: Фотобанк Freepik
Источник: scientificrussia.ru
