Dopamin Salgılayabilen Yapay Nöron

Nanjing Posta ve Telekomünikasyon Üniversitesi, Çin’deki Çin Bilimler Akademisi, Singapur’daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi ve Bilim Teknoloji ve Araştırma Ajansı’ndan bilim insanlarından oluşan bir araştırma ekibi, nörotransmitter dopamini kullanarak iletişim kurabilen yapay bir nöron geliştirdiler. Nature Electronics dergisinde buluşlarını ve bunun için beklenen kullanımlarını yayınladılar.

Araştırmacıların belirttiği gibi, çoğu makine-beyin arayüzü, bir iletişim ortamı olarak elektrik sinyallerine dayanır ve bu sinyaller genellikle tek yönlüdür. Beyin tarafından üretilen elektrik sinyalleri okunur ve yorumlanır; sinyaller beyne gönderilmez. Bu yeni çalışmada araştırmacılar, her iki yönde de iletişim kurabilen ve elektrik sinyallerine dayanmayan bir beyin-makine arayüzü yapma yolunda bir adım attılar. Elektrik sinyalleri yerine kimyasal yollarla iletişim kurulmaktadır.

Çalışma, hem dopamin varlığını tespit edebilen hem de bir tepki mekanizması olarak dopamin üretebilen yapay bir nöron meydana getirmeyi içermekteydi. Nöron, grafen (tek bir karbon atomu tabakası) ve bir karbon nanotüp elektrotundan (bir tüpe sarılmış tek bir karbon atomu tabakası) yapılmıştır. Daha sonra, dopaminin varlığını tespit edebilen bir sensör ve yapay nöronlarının başka bir bölümüne bağlı, ısıyla aktive olan bir hidrojel kullanarak dopamini serbest bırakabilen bir memristör adı verilen bir cihaz eklemişlerdir.

Araştırmacılar, yapay nöronlarının iletişim kurma yeteneğini, onu bir fareden alınan bazı beyin hücreleriyle birlikte bir petri kabına yerleştirerek test ettiler. Fare beyin hücreleri tarafından oluşturulan ve gönderilen dopamini algılayabildiğini ve tepki verebildiğini ve ayrıca kendi beyninin bir kısmını üretebildiğini ve bunun daha sonra fare beyin hücrelerinde bir tepki ürettiğini bulmuşlardır. Ayrıca, robot elini hareket ettirmek için kullanılan siyatik sinire dopamin göndererek küçük bir fare kas örneğini aktive edebileceklerini bulmuşlardır.

Araştırmacılar, memristörün, tıpkı beyin hücrelerinin yaptığı gibi uygulamaya bağlı olarak farklı miktarlarda dopamin üretip göndermek üzere programlanabileceğini belirtiyorlar. Kurulumlarının oldukça yer kapladığını ve bunun bir beyin-makine arayüzü olarak kullanımını sınırlayacağını kabul ediyorlar, ancak mevcut haliyle bir protez cihazda kullanılabileceğini de belirtmişlerdir.

Kaynak: techxplore.com