زیست تراشه هوشمندی که شبکیه چشم انسان را تقلید می‌کند!

به گزارش مجله خبری نگار،شبکیه، لایه‌ای از بافت عصبی است که در پشت چشم قرار دارد و نقش مهمی در روند بینایی دارد. این بخش کلیدی چشم وظیفه تبدیل نور به سیگنال‌های الکتریکی را بر عهده دارد که به مغز منتقل می‌شود و ما را قادر می‌سازد تصاویر را ببینیم و درک کنیم. این فرآیندی است که زیست تراشه جدید دوباره ایجاد می‌کند.

ایجاد تصویر در مغز
سانتورو که استاد رابط‌های نوروالکترونیک در دانشگاه RWTH است، توضیح داد: جسم نیمه هادی آلی ما توانایی تشخیص میزان نوری که بر روی آن تابیده می‌شود را دارد. اتفاق مشابهی در چشم ما نیز رخ می‌دهد. مقدار نوری که بر روی سلول‌های فردی گیرنده‌های نوری منفرد تابیده می‌شود، در نهایت تصاویر را در مغز ایجاد می‌کند.

زیست تراشه جدید، مبتنی بر مولکول‌های حساس به نور و پلیمر‌های رسانا است که می‌توان از آن‌ها برای تقلید مدار‌های بینایی شبکیه استفاده کرد. در آینده، این زیست تراشه می‌تواند همجوشی بیشتر بین ایمپلنت‌های شبکیه و بدن انسان را تسهیل کند.

این به این دلیل است که زیست تراشه جدید انعطاف پذیر است، کاملاً از مواد آلی غیرسمی ساخته شده است و به وسیله یون‌ها یعنی با اتم‌ها یا مولکول‌های باردار، عمل می‌کند. در نتیجه می‌توان آن را در سیستم‌های زیستی بسیار مؤثرتر از اجزای نیمه‌رسانای سنتی مبتنی بر سیلیکون که انعطاف‌ناپذیر و محدود به عملیات الکترونی هستند، ادغام کرد.

سانتورو افزود: سلول‌های بدن ما به طور خاص از یون‌ها برای کنترل فرآیند‌های خاص و تبادل اطلاعات استفاده می‌کنند.

گروه تحقیقاتی سانتورو در تلاش برای پیشبرد تحقیقات، روش‌های جایگزینی برای ارتباط تراشه‌های بیولکترونیک با بافت انسان، به خصوص سلول‌های سیستم عصبی را مورد بررسی قرار می‌دهد. پلیمر‌های زیستی استفاده شده در ساخت شبکیه مصنوعی، به طور ویژه‌ای مناسب این کار هستند، زیرا قادر به تقلید نه تنها سازماندهی سه‌بعدی سلول‌های عصبی هستند، بلکه قابلیت پردازش و ذخیره اطلاعات آن‌ها را نیز دارند.

کمک به عملکرد اندام
سانتورو و همکارانش اکنون امیدوارند که روزی دانشمندان بتوانند به طور فعال مدار‌های ارتباطی سلول‌های انسانی را دستکاری کنند تا با استفاده از تراشه‌های زیستی خود، اثرات مختلفی ایجاد کنند. برای مثال، سانتورو با ایجاد رابطی بین اندام‌ها و مفاصل مصنوعی یا رفع نقص در پردازش و انتقال اطلاعاتی که در اختلالات عصبی مانند پارکینسون یا بیماری آلزایمر به وجود می‌آیند، به اندام‌هایی کمک می‌کند که دیگر به درستی کار نمی‌کنند.

علاوه بر این، تراشه‌ها ممکن است امکان توسعه برنامه‌های رایانه‌ای را فراهم کنند که هر جنبه‌ای از عملکرد مغز انسان را تکرار می‌کند. محققان در حال حاضر برنامه‌هایی برای استفاده از تراشه‌های زیستی جدید به عنوان سخت افزار برای شبکه‌های عصبی مصنوعی دارند.

برنامه‌های هوش مصنوعی در حال حاضر بر روی پردازنده‌های سنتی کار می‌کنند که قادر به تغییر ساختار خود نیستند. آن‌ها فقط از نرم افزار‌های پیچیده برای تقلید از مفهوم عملیات شبکه عصبی خودآموز استفاده می‌کنند. این نقص بسیار ناکارآمد را می‌توان با نورون‌های مصنوعی فعال شده با زیست تراشه برطرف کرد.

این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.