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

Yakın gelecekte teknoloji dünyasında daha da kıymetli bir yer tutması beklenen beyin-bilgisayar arayüzlerini geliştirmenin yollarını arayan bilim insanları, bu hususta değerli bir prensip daha imza attı. Northwestern Üniversitesi mühendisleri tarafından geliştirilen “yapay nöronlar”, yalnızca biyolojik nöronları taklit etmekle kalmıyor, birebir vakitte gerçek beyin hücreleriyle direkt irtibat kurabiliyor. Üstelik bu sistemler esnek, düşük maliyetli ve yazdırılabilir yapılarıyla mevcut elektronik tahlillerden ayrılıyor.

Laboratuvar ortamında fare beyin dokusu üzerinde yapılan deneylerde, bu yapay nöronların gerçek nöronları muvaffakiyetle uyardığı ve ölçülebilir yansılar oluşturduğu gözlemlendi. Bu da elektronik sistemlerle biyolojik hudut ağları ortasındaki etkileşimin artık çok daha ileri bir düzeye taşındığını gösteriyor.

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

Bugün kullandığımız bilgisayar sistemleri, milyarlarca transistörden oluşan ve birebir fonksiyonu tekrar eden sabit yapılara dayanıyor. Buna rağmen insan beyni, farklı vazifeler üstlenen nöronların oluşturduğu üç boyutlu ve daima değişen bir ağdan oluşuyor. Araştırmanın önderlerinden Mark C. Hersam, bu farkın altını çizerek, geleceğin elektronik sistemlerinin daha heterojen ve dinamik bir yapıya sahip olması gerektiğini vurguluyor.

Daha evvel geliştirilen yapay nöronlar çoklukla epey kolay sinyaller üretirken, karmaşık davranışlar için çok sayıda bileşene gereksinim duyuyordu. Bu da güç tüketimini artırıyordu. Yeni çalışmada ise araştırmacılar, molibden disülfür (MoS2) ve grafen üzere nanomalzemelerden oluşan özel “elektronik mürekkepler” kullanarak bu sorunu aşmayı başardı. Bu mürekkepler, aerosol jet baskı ismi verilen bir sistemle esnek yüzeylere yerleştirildi. Değişik olan nokta ise daha evvel dezavantaj olarak görülen polimer materyalin bu sefer şuurlu olarak kullanılması. Elektrik akımı uygulandığında bu polimer kısmen parçalanıyor ve dar bir iletken kanal oluşturuyor. Bu kanal sayesinde, gerçek nöronların ateşleme davranışına hayli benzeyen ani elektriksel reaksiyonlar ortaya çıkıyor. Sonuç olarak bu yapay nöronlar; tekli sinyaller, daima ateşleme ya da patlama gibisi aktiviteler üzere farklı sinyal tiplerini 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 form açısından gerçek nöronlara epey yakın olduğunu gösterdi. Dahası, bu sinyaller direkt biyolojik nöronları aktive edebildi. Araştırmacılara nazaran bu, yapay nöronların sırf hakikat süratte değil, birebir vakitte hakikat “formda” sinyaller üretebildiğini kanıtlıyor. Evvelki çalışmalarda kimi sistemler çok yavaş, kimileri ise fazla süratli çalışırken; bu yeni yaklaşım tam olarak biyolojik sistemlerin vakit ölçeğini yakalamayı başarıyor.

Kaynak : Donanimhaber