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人工神经网络

研究人员开发了一种人工神经元网络与生物通信的方法

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一组研究人员已经开发出一种方法,使人工神经元网络与生物神经元网络进行通信。新的发展是神经修复设备向前迈出的一大步,该设备用人工神经元电路取代了受损的神经元。 

新方法依赖于将人工脉冲信号转换为视觉模式。然后通过光遗传学刺激将其用于夹带生物神经元。 

标题为“通过模式光遗传学刺激,实现从计算机到生物神经网络的神经假体实时通信”发表于 科学报告。

神经修复技术

由西班牙毕尔巴鄂Biocruces健康研究所的Ikerbasque研究员Paolo Bonifazi领导的国际团队着手开发神经修复技术。东京大学工业科学研究所的TimothéeLevi也加入了他的行列。

围绕这项技术的最大挑战之一是,大脑中的神经元在交流时非常精确。当涉及电神经网络时,电输出不能针对特定的神经元。 

为了解决这个问题,研究团队将电信号转换为光。 

Levi认为,“光遗传学技术的进步使我们能够在生物神经元网络的很小区域内精确地瞄准神经元。”

光遗传学

光遗传学是一种技术,它依赖于藻类和其他动物中发现的光敏蛋白。将这些蛋白质插入神经元后,可以将光照射到神经元上,使其活动或不活动,具体取决于蛋白质的类型。 

研究人员在项目中使用了被蓝光激活的特定蛋白质。第一步是将尖峰神经网络的电输出转换为由蓝色和黑色正方形组成的方格图案。然后,将这种模式通过光线向下投射到一个生长在培养皿中的0.8 x 0.8毫米见方的生物神经网络上。当这种情况发生时,只有被蓝色方块发出的光撞击的神经元才被激活。 

光遗传学刺激

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每当有自发活动时,就会在培养的神经元中产生同步活动。这会导致一种类型的节律,这种节律基于神经元连接在一起的方式,不同类型的神经元以及它们如何适应和变化。 

“我们成功的关键,” says Levi, “了解到人工神经元的节律必须与真实神经元的节律相匹配。一旦我们能够做到这一点,生物网络便能够响应“melodies”由人工发送。在欧洲脑弓项目期间获得的初步结果,有助于我们设计这些仿生人工神经元。”

研究人员最终发现了最佳匹配。 人工神经网络 根据不同的节奏进行调整,他们能够确定生物网络整体节奏的变化。

“将光遗传学整合到系统中是朝着实用性迈进的一步,” says Levi. “它将允许未来的仿生设备与特定类型的神经元或特定神经元回路内进行通信。”

与该系统一起开发的未来修复设备可能会替换受损的大脑回路。它们还可以恢复大脑不同区域之间的交流。所有这些都可能导致产生令人印象深刻的神经假体。