Beyin implantları için kritik adım: Yapay nöronlar gerçek beyin hücreleriyle iletişim kurdu

Laboratuvar ortamında fare beyin dokusu üzerinde yapılan deneylerde, bu yapay nöronların gerçek nöronları başarıyla uyardığı ve ölçülebilir tepkiler oluşturduğu gözlemlendi. Bu da elektronik sistemlerle biyolojik sinir ağları arasındaki etkileşimin artık çok daha ileri bir seviyeye taşındığını gösteriyor.

Araştırmanın sonuçları, özellikle beyin-makine arayüzleri ve nöroprotezler açısından önemli bir potansiyele işaret ediyor. Bu tür teknolojiler, ileride işitme, görme ya da hareket kabiliyetini geri kazandırmayı hedefleyen implantların geliştirilmesine katkı sağlayabilir. Aynı zamanda bu yaklaşım, yapay zekânın donanım tarafında da köklü bir değişimin kapısını aralıyor.

Bugün kullandığımız bilgisayar sistemleri, milyarlarca transistörden oluşan ve aynı işlevi tekrar eden sabit yapılara dayanıyor. Buna karşın insan beyni, farklı görevler üstlenen nöronların oluşturduğu üç boyutlu ve sürekli değişen bir ağdan oluşuyor. Araştırmanın liderlerinden Mark C. Hersam, bu farkın altını çizerek, geleceğin elektronik sistemlerinin daha heterojen ve dinamik bir yapıya sahip olması gerektiğini vurguluyor.

Ayrıca Bkz.Aselsan, bulut tohumlama için sözleşme imzaladı

Daha önce geliştirilen yapay nöronlar genellikle oldukça basit sinyaller üretirken, karmaşık davranışlar için çok sayıda bileşene ihtiyaç duyuyordu. Bu da enerji tüketimini artırıyordu. Yeni çalışmada ise araştırmacılar, molibden disülfür (MoS2) ve grafen gibi nanomalzemelerden oluşan özel “elektronik mürekkepler” kullanarak bu sorunu aşmayı başardı. Bu mürekkepler, aerosol jet baskı adı verilen bir yöntemle esnek yüzeylere yerleştirildi. İlginç olan nokta ise daha önce dezavantaj olarak görülen polimer malzemenin bu kez bilinçli olarak kullanılması. Elektrik akımı uygulandığında bu polimer kısmen parçalanıyor ve dar bir iletken kanal oluşturuyor. Bu kanal sayesinde, gerçek nöronların ateşleme davranışına oldukça benzeyen ani elektriksel tepkiler ortaya çıkıyor. Sonuç olarak bu yapay nöronlar; tekli sinyaller, sürekli ateşleme ya da patlama benzeri aktiviteler gibi farklı sinyal türlerini üretebiliyor. Bu da onları, biyolojik nöronlara şimdiye kadar geliştirilen sistemlerden çok daha yakın hâle getiriyor.

Ekip, yapay nöronlardan elde edilen sinyalleri farelerin beyincik dokusu üzerinde test etti. Sonuçlar, bu sinyallerin zamanlama ve şekil açısından gerçek nöronlara oldukça yakın olduğunu gösterdi. Dahası, bu sinyaller doğrudan biyolojik nöronları aktive edebildi. Araştırmacılara göre bu, yapay nöronların yalnızca doğru hızda değil, aynı zamanda doğru “formda” sinyaller üretebildiğini kanıtlıyor. Önceki çalışmalarda bazı sistemler çok yavaş, bazıları ise fazla hızlı çalışırken; bu yeni yaklaşım tam olarak biyolojik sistemlerin zaman ölçeğini yakalamayı başarıyor.