Попытки напрямую соединить нервные клетки мозга человека с электронными устройствами предпринимались учеными неоднократно. Перспективным «интерфейсом» связи многие исследователи считают искусственные нейронные сети; о первых положительных результатах разработки подобных систем недавно сообщила группа специалистов из Института Вейцмана

Израильских ученых заинтересовал вопрос о том, можно ли регулировать свойства сетей, созданных из искусственно выращенных нейронов, путем изменения их физической структуры. Для простоты эксперимента была выбрана «одномерная» сеть: нервные клетки располагались вдоль углубления, проделанного на поверхности стеклянной пластины. Возбуждение нейронов производилось с помощью магнитного поля (заметим, что обычно в опытах подобного рода применяют электрические импульсы).

В ходе испытаний полученной линейной структуры выяснилось, что ширина цепочки клеток влияет на то, насколько хорошо по ней будут передаваться сигналы. Как известно, нейроны мозга соединяются с другими клетками с помощью аксонов (длинных отростков, приспособленных для проведения возбуждения), причем для генерации потенциала действия на нейрон необходимо подать некое минимальное число раздражающих импульсов. При уменьшении ширины цепочки вероятность передачи сигнала резко падала, а при излишнем утолщении — неоправданно возрастала. Пороговое значение толщины, соответствующее образованию около 100 аксонов, было определено опытным путем.

На следующем этапе эксперимента ученые подсоединили две выращенные цепочки к небольшому скоплению нервных клеток; когда сигнал передавался лишь по одному из «проводов», значение на выходе могло быть любым, однако одновременная передача двух сигналов неизменно приводила к генерации потенциала действия. Нетрудно заметить, что действие этой структуры во многом напоминает функционирование схемы логического умножения.

Увенчало работу исследователей создание элемента, подобного диоду: из цепочек нейронов были построены треугольники, которые затем соединялись последовательно (в этом случае аксоны развивались таким образом, что передача сигнала осуществлялась только в одном направлении). В дальнейшем полученные сегменты были объединены в замкнутую петлю; регулярная передача сигналов по этому контуру превратила его в аналог биологических часов.

Развернутый отчет ученых опубликован в журнале Nature Physics. http://www.nature.com/nphys/journal/v5/n1/index.html