Le cellule nervose plastiche diventano più avanzate - e più semplici
I risultati aprono la strada a una nuova generazione di sensori, impianti medici e robotici integrati nel corpo
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Un neurone artificiale fatto di plastica conduttiva che può svolgere funzioni avanzate simili a quelle delle cellule nervose biologiche è stato dimostrato dai ricercatori della Linköping University, in Svezia. I risultati, pubblicati su Science Advances, aprono la strada a una nuova generazione di sensori integrati nel corpo, impianti medici e robotica.
I ricercatori dell'Università di Linköping hanno creato una cellula nervosa artificiale a partire da un singolo transistor elettrochimico organico, riproducendo comunque ben 17 proprietà neurali.
Thor Balkhed
"Imitare il comportamento dei neuroni biologici è da tempo uno dei principali obiettivi della cosiddetta ingegneria neuromorfa. L'elettronica tradizionale basata sul silicio non è all'altezza perché non parla la stessa lingua delle cellule nervose del nostro corpo", spiega Simone Fabiano, professore di scienza dei materiali alla Linköping University, LiU.
Invece di affidarsi al silicio rigido, il team di Simone Fabiano del Laboratory of Organic Electronics della LiU lavora con una classe di materiali morbidi e flessibili chiamati polimeri coniugati che possono trasportare sia ioni che elettroni. Questa duplice capacità consente loro di interfacciarsi più da vicino con i sistemi biologici.
Aggiungere il senso del tatto alla robotica
In un articolo pubblicato su Science Advances, il gruppo di ricerca di Simone Fabiano ha dimostrato che i suoi neuroni artificiali possono eseguire un tipo di elaborazione delle informazioni osservato nel nostro sistema nervoso. Questa funzione significa che il neurone si attiva solo quando un input è presente e un altro è assente. Si chiama rilevamento di anticoincidenza ed è un principio fondamentale in compiti come il rilevamento tattile.
"Possiamo immaginare di utilizzare questi dispositivi per aggiungere il senso del tatto nelle protesi o nella robotica. Dimostrano che l'elettronica organica non è solo un'alternativa più morbida al silicio, ma può consentire nuovi tipi di calcolo neurale che collegano la biologia all'elettronica", afferma Simone Fabiano.
Parallelamente allo sviluppo di funzionalità avanzate, il suo gruppo di ricerca ha anche lavorato per semplificare la struttura di base di questi neuroni artificiali.
Piccoli ma capaci
All'inizio del 2023, i ricercatori del Campus Norrköping sono riusciti a creare cellule nervose artificiali che riproducevano 15 delle 22 proprietà chiave dei neuroni biologici. Tuttavia, queste cellule nervose plastiche si basavano su molti componenti diversi, il che ne limitava l'uso pratico.
Ora, in uno studio pubblicato su Nature Communications, il team ha ulteriormente perfezionato la tecnologia. Hanno ridotto la cellula nervosa artificiale a un solo transistor elettrochimico organico, pur riproducendo ben 17 proprietà neurali. Questo neurone artificiale non è solo altamente funzionale ma anche estremamente compatto, di dimensioni paragonabili a quelle di una cellula nervosa umana.
"Questo è uno dei neuroni artificiali più semplici e biologicamente rilevanti realizzati finora. Apre la strada all'integrazione dei neuroni sintetici direttamente con i tessuti viventi o con i robot morbidi", afferma Simone Fabiano.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Padinhare Cholakkal Harikesh, Dace Gao, Han-Yan Wu, Chi-Yuan Yang, Deyu Tu, Simone Fabiano; "Single organic electrochemical neuron capable of anticoincidence detection"; Science Advances, Volume 11
Junpeng Ji, Dace Gao, Han-Yan Wu, Miao Xiong, Nevena Stajkovic, Claudia Latte Bovio, Chi-Yuan Yang, Francesca Santoro, Deyu Tu, Simone Fabiano; "Single-transistor organic electrochemical neurons"; Nature Communications, Volume 16, 2025-5-9
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