Plastnervceller blir mer avancerade – och enklare
Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat artificiella nervceller av ledande plast som kan efterlikna flera funktioner hos biologiska nervceller. Resultaten kan bana väg för nya tillämpningar inom sensorteknik, medicinska implantat och robotik.
Att skapa konstgjorda nervceller som fungerar som de biologiska har länge varit ett mål inom neuromorf forskning. Enligt Simone Fabiano, professor i materialvetenskap vid Linköpings universitet, har kiselbaserad elektronik visat sig otillräcklig eftersom den inte kommunicerar på samma sätt som kroppens nervsystem.
Forskargruppen vid Laboratoriet för organisk elektronik använder i stället konjugerade polymerer – mjuka och flexibla material som kan transportera både joner och elektroner. Det gör det lättare att koppla samman elektroniken med biologisk vävnad.
I en nyligen publicerad studie i Science Advances visar forskarna att de konstgjorda nervcellerna kan utföra så kallad “anticoincidence detection” – en informationsbehandling där nervcellen endast aktiveras om en ingång är aktiv medan en annan är inaktiv. Mekanismen är central för bland annat känselfunktioner.
– Man kan tänka sig att använda tekniken för att ge känsel åt proteser eller inom robotik. Det visar att organisk elektronik inte bara är ett mjukare alternativ till kisel, de möjliggör också helt nya former av neurala beräkningar som kan koppla ihop biologi och elektronik, säger Simone Fabiano, i ett pressmeddelande.
Samtidigt har forskarna förenklat strukturen för sina konstgjorda nervceller. Tidigare konstruktioner bestod av flera komponenter, vilket begränsade användbarheten. I en uppföljande artikel i Nature Communications beskriver gruppen en modell som bygger på endast en organisk elektrokemisk transistor, men som ändå kan efterlikna 17 av 22 egenskaper hos biologiska nervceller – fler än tidigare versioner.
Den nya plastnervcellen är ungefär lika stor som en mänsklig nervcell.
– Det är en av de enklaste och mest biologiskt relevanta artificiella neuroner som hittills har skapats. Det öppnar dörren för att integrera syntetiska neuroner direkt med levande vävnad eller robotik, säger Fabiano.
Forskningen finansierades av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Europeiska forskningsrådet, Vetenskapsrådet, Stiftelsen för strategisk forskning och regeringens strategiska satsning på avancerade funktionella material vid Linköpings universitet.
