Ηλεκτρονικό τσιπ μιμείται τη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου

Οι επιστήμονες βρίσκονται όλο και πιο κοντά στον στόχο της δημιουργίας ηλεκτρονικών συστημάτων που να μιμούνται την λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου.

Όπως αναφέρεται σε σχετικό άρθρο του BBC, ερευνητές του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) στις ΗΠΑ, σχεδίασαν ένα τσιπ που μιμείται τον τρόπο που οι νευρώνες του εγκεφάλου προσαρμόζονται, αντιδρώντας στην εισροή νέων πληροφοριών.

Τέτοια τσιπ μπορούν να ενισχύσουν την επικοινωνία μεταξύ του εγκεφάλου και των τεχνητών μελών που χρησιμοποιούνται για να αντικαταστήσουν απολεσθέντα όργανα του ανθρώπινου σώματος, ενώ μπορεί να «ανοίξουν» τον δρόμο για τη δημιουργία συσκευών τεχνητής νοημοσύνης.

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος διαθέτει περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρώνες, καθένας εκ των οποίων δημιουργεί συνάψεις (συνδέσεις) με τους υπόλοιπους, επιτρέποντας τη ροή των πληροφοριών, σ’ όλο το νευρωνικό δίκτυο. Η διαδικασία αυτή είναι γνωστή ως πλαστικότητα και οι ερευνητές πιστεύουν ότι υποστηρίζει πολλές εγκεφαλικές λειτουργίες, όπως η μνήμη και η μάθηση.

Η ομάδα του MIT με επικεφαλής τον Δρ Τζιν-Σανγκ Πουν, κατάφερε να σχεδιάσει το ηλεκτρονικό τσιπ που προσομοιώνει την δραστηριότητα μιας εγκεφαλικής σύναψης. Η δραστηριότητα στις συνάψεις στηρίζεται στα κανάλια ιόντων που ελέγχουν την ροή των φορτισμένων ατόμων, όπως το ασβέστιο, το κάλιο και το νάτριο.

Το «εγκεφαλικό τσιπ» έχει περίπου 400 κρυσταλλολυχνίες οι οποίες είναι έτσι συνδεδεμένες ώστε να μιμούνται το κύκλωμα του ανθρώπινου εγκεφάλου. Η ενέργεια ρέει μέσω των κρυσταλλολυχνιών κατά τον ίδιο τρόπο που τα ιόντα κινούνται μέσω των καναλιών σε ένα ανθρώπινο κύτταρο.

«Μπορούμε να τροποποιήσουμε τις παραμέτρους του κυκλώματος ώστε να ταιριάζουν με συγκεκριμένα κανάλια ιόντων. Βρήκαμε έναν τρόπο να ‘αιχμαλωτίσουμε’ κάθε ιοντική διαδικασία που λαμβάνει χώρα σε έναν νευρώνα», εξηγεί ο Δρ Πουν.

Ο Δρ Ντιν Μπουονομάνο καθηγητής Νευροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια δηλώνει εντυπωσιασμένος από το τεχνολογικό αυτό επίτευγμα. «Πρόκειται για μια σημαντική πρόοδο στην προσπάθεια της επιστήμης να συγχωνεύσει τη γνώση για την βιολογία των νευρώνων και την πλαστικότητα των συνάψεων σε ένα μικρο-τσιπ. Το επίπεδο του βιολογικού ρεαλισμού είναι πραγματικά εντυπωσιακό», εξηγεί ο Αμερικανός καθηγητής.

Η ομάδα του Δρ Πουν σκοπεύει τώρα να χρησιμοποιήσει το τσιπ για να δομήσει συστήματα που θα αναπαραστήσουν συγκεκριμένες νευρολογικές λειτουργίες όπως η επεξεργασία οπτικών πληροφοριών. Φυσικά ένα τέτοιο σύστημα είναι πολύ ταχύτερο από έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή, που μπορεί να χρειαστεί ώρες ή και μέρες για να μιμηθεί ένα εγκεφαλικό κύκλωμα. Ωστόσο, το τσιπ μπορεί να αποδειχθεί ταχύτερο και από μια βιολογική διαδικασία, κάποια στιγμή στο άμεσο μέλλον.