โดย Rebecca Sohn สล็อตเว็บตรง แตกง่าย เผยแพร่เมื่อ 06 สิงหาคม 2021นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างส่วนสําคัญของเซลล์สมองสังเคราะห์ที่สามารถเก็บ “ความทรงจํา” ของเซลล์สําหรับมิลลิวินาที ความสําเร็จวันหนึ่งอาจนําไปสู่คอมพิวเตอร์ที่ทํางานเหมือนสมองของมนุษย์ชิ้นส่วนเหล่านี้ซึ่งใช้ในการจําลองเซลล์สมองเทียมใช้อนุภาคที่มีประจุที่เรียกว่าไอออนเพื่อสร้างสัญญาณไฟฟ้าในลักษณะเดียวกับที่ข้อมูลจะถูกถ่ายโอนระหว่างเซลล์ประสาทในสมองของคุณ
คอมพิวเตอร์ปัจจุบันสามารถทําสิ่งที่เหลือเชื่อได้ แต่พลังการประมวลผลนี้มาพร้อมกับพลังงานสูง
ในทางตรงกันข้ามสมองของมนุษย์มีประสิทธิภาพอย่างน่าทึ่งโดยใช้พลังงานคร่าวๆที่มีอยู่ในกล้วยสองลูกเพื่อทํางานตลอดทั้งวัน ในขณะที่เหตุผลของประสิทธิภาพนี้ไม่ชัดเจนทั้งหมดนักวิทยาศาสตร์ได้ให้เหตุผลว่าถ้าพวกเขาสามารถทําให้คอมพิวเตอร์มากขึ้นเช่นสมองของมนุษย์ก็จะต้องใช้พลังงานน้อยลง วิธีหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์พยายามทําซ้ําเครื่องจักรชีวภาพของสมองคือการใช้พลังของไอออนอนุภาคที่มีประจุที่สมองพึ่งพาในการผลิตไฟฟ้า
ที่เกี่ยวข้อง: ภายในสมอง: การเดินทางภาพถ่ายผ่านกาลเวลา
เซลล์ประสาทเทียม
Artificial neuron prototype: nanofluidic slits can play the role of ion channels and allow neurons to communicate. Ion clusters achieve the ion transport that causes this communication.
ต้นแบบเซลล์ประสาทเทียมของนักวิจัยใช้ร่องนาโนฟลูอิดเพื่อเลียนแบบช่องไอออนและช่วยให้เซลล์ประสาทสามารถสื่อสารได้เหมือนในสมอง (เครดิตภาพ: © Paul Robin, ENS Laboratoire de Physique (CNRS/ENS-PSL/Sorbonne Université/Université de Paris))ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร วิทยาศาสตร์ (เปิดในแท็บใหม่) เมื่อวันที่ 6 สิงหาคมนักวิจัยที่ Centre national de la recherche scientifique ในปารีสฝรั่งเศสได้สร้างแบบจําลองคอมพิวเตอร์ของเซลล์ประสาทเทียมที่สามารถผลิตสัญญาณไฟฟ้าชนิดเดียวกับที่เซลล์ประสาทใช้ในการถ่ายโอนข้อมูลในสมอง โดยการส่งไอออนผ่านช่องทางบาง ๆ ของน้ําเพื่อเลียนแบบช่องไอออนจริงนักวิจัยสามารถผลิตหนามแหลมไฟฟ้าเหล่านี้ และตอนนี้พวกเขาได้สร้างแบบจําลองทางกายภาพที่รวมช่องทางเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยที่ไม่ได้เผยแพร่และต่อเนื่อง
”จากความรู้ของฉันนี่เป็นครั้งแรกที่ผู้คน [ได้ทํา] สิ่งนี้กับไอออน”
ในระดับปลีกย่อยนักวิจัยได้สร้างระบบที่เลียนแบบกระบวนการสร้างศักยภาพในการดําเนินการ – แหลมในกิจกรรมไฟฟ้าที่เกิดจากเซลล์ประสาทที่เป็นพื้นฐานของการทํางานของสมอง เพื่อสร้างศักยภาพในการดําเนินการเซลล์ประสาทเริ่มปล่อยให้ไอออนบวกมากขึ้นซึ่งถูกดึงดูดไปยังไอออนลบภายในเซลล์ ศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าทั่วเยื่อหุ้มเซลล์ทําให้ประตูบนเซลล์ที่เรียกว่าช่องไอออนที่มีประตูแรงดันไฟฟ้าเปิดขึ้นเพิ่มประจุให้มากขึ้นก่อนที่เซลล์จะถึงจุดสูงสุดและกลับสู่ปกติไม่กี่มิลลิวินาทีต่อมา จากนั้นสัญญาณจะถูกส่งไปยังเซลล์อื่น ๆ ทําให้ข้อมูลสามารถเดินทางในสมองได้
เพื่อเลียนแบบช่องไอออนที่มีประตูแรงดันไฟฟ้านักวิจัยได้จําลองชั้นน้ําบาง ๆ ระหว่างแผ่นกราฟีนซึ่งเป็นแผ่นคาร์บอนที่บางมาก ชั้นน้ําในการจําลองเป็นหนึ่งสองหรือสามโมเลกุลในเชิงลึกซึ่งนักวิจัยมีลักษณะเป็นร่อง quasi สองมิติ Bocquet กล่าวว่านักวิจัยต้องการใช้สภาพแวดล้อมสองมิตินี้เนื่องจากอนุภาคมีแนวโน้มที่จะตอบสนองอย่างมากในสองมิติมากกว่าในสามมิติและพวกเขาแสดงคุณสมบัติที่แตกต่างกันในสองมิติซึ่งนักวิจัยคิดว่าอาจเป็นประโยชน์สําหรับการทดลองของพวกเขา
”ในฟิสิกส์สองมิติแปลกมาก” Bocquet “ดังนั้นคุณคาดหวังสิ่งใหม่ ๆ ที่จะเกิดขึ้น”.จากการทดสอบแบบจําลองในการจําลองด้วยคอมพิวเตอร์นักวิจัยพบว่าเมื่อพวกเขาใช้สนามไฟฟ้ากับช่องไอออนในน้ําก่อตัวเป็นโครงสร้างเหมือนหนอน ในขณะที่ทีมใช้สนามไฟฟ้ามากขึ้นในการจําลองโครงสร้างเหล่านี้จะแตกตัวช้าพอที่จะทิ้ง “หน่วยความจํา” ไว้เบื้องหลังหรือคําแนะนําของการกําหนดค่าที่ยาวขึ้น
เมื่อนักวิจัยทําการจําลองที่เชื่อมโยงสองช่องทางและส่วนประกอบอื่น ๆ เพื่อเลียนแบบพฤติกรรมของเซลล์ประสาทพวกเขาพบว่าแบบจําลองสามารถสร้างหนามแหลมในกิจกรรมไฟฟ้าเช่นศักยภาพในการกระทําและมัน “จําได้” คุณสมบัติที่สอดคล้องกันในสองสถานะที่แตกต่างกัน – หนึ่งที่ไอออนดําเนินการไฟฟ้ามากขึ้นและหนึ่งที่พวกเขาดําเนินการน้อยลง ในการจําลองนี้ “หน่วยความจํา” ของสถานะก่อนหน้าของไอออนกินเวลาไม่กี่มิลลิวินาทีในเวลาเดียวกันกับที่ต้องใช้เซลล์ประสาทจริงเพื่อสร้างศักยภาพในการดําเนินการและกลับสู่สถานะพักผ่อน นี่เป็นเวลาค่อนข้างนานสําหรับไอออนซึ่งมักจะทํางานบนมาตราส่วนเวลาของนาโนวินาทีหรือน้อยกว่า ในเซลล์ประสาทจริงศักยภาพการกระทําเท่ากับหน่วยความจําของเซลล์ในเซลล์ประสาท; สมองของเราใช้การเปิดและปิดช่องไอออนเพื่อสร้างหน่วยความจําประเภทนี้ สล็อตเว็บตรง แตกง่าย
