Ученые ПетрГУ создали новые схемы для нейроэлектроники и нейроинтерфейсов



29 августа 2019 года
Ученые Петрозаводского государственного университета (ПетрГУ) предложили новые схемы нейроморфных устройств, которые построены по принципу взаимодействия нейронов в живом организме. В дальнейшем эта разработка может быть использована для создания современной нейроэлектроники и нейроинтерфейсов.

Разработки ученых Петрозаводского государственного университета дают возможность снимать сигнал или подавать его на нейрон.

Нейрон – это электрически возбудимая клетка, которая представляет собой единицу нервной системы. Она предназначена для приема, обработки, хранения, передачи и вывода информации. Нейроны находятся не только в мозге, где они образуют центральную нервную систему, но и во всех органах, в мышцах и связках на поверхности кожи.

Ученые ПетрГУ предложили оригинальные схемы нейроморфных устройств. Результаты работы являются актуальными для современной нейроэлектроники, имеют практическую значимость для внедрения известных нейродинамических моделей в схемотехническое исполнение и создания нейроинтерфейсов.

В основе работы ученых ПетрГУ лежит система уравнений ФитцХью-Нагумо и ФитцХью-Ринцеля. Так, в начале 1960-х годов американский биофизик Ричард ФитцХью, а год спустя и японский электроинженер Джин Нагумо предложили простое описание основных особенностей динамики нейрона. Модель ФитцХью-Нагумо имеет две основные переменные, которые описывают способность нервной клетки генерировать электрические импульсы. Однако у этой модели есть недостатки – она не может описать формирование сложных изменений в таких импульсах.

Поэтому в 1987 году американский ученый Джон Ринцель модифицировал систему ФитцХью-Нагумо и добавил в нее еще одну переменную, медленно изменяющуюся во времени. В результате этих преобразований стало возможно изучать такую специфическую реакцию нейронов, как генерация и распространение импульсов. В своей работе физики ПетрГУ показали, как можно создать эквивалентные схемы систем уравнений ФитцХью-Нагумо и ФитцХью-Ринцеля, что значительно расширяет базу электронных компонентов, на основе которых могут быть созданы нейроморфные схемы.

Сейчас нейроинтерфейсами занимается много научных групп, среди которых широко известная фирма Neuralink Илона Маска, где они продвигают идею непосредственного вживления тонких проводящих нитей вблизи нейрона, это дает возможность как снимать сигнал, так и подавать его на нейрон. Схемы могут быть использованы для подобных воздействий.

Исследование, выполненное доц. А.А. Величко и ст. науч. сотр. П.П. Борисковым при поддержке РНФ (проект 16-19-00135), опубликовано в журнале Electronics.

Подробнее здесь и здесь

 Физико-технический институт

Адрес:
Учебно-лабораторный корпус ФТИ №6 (ул. Университетская, д.10а), 231 каб.

Телефон(ы):
(814-2) 71-96-76

fti@petrsu.ru

Последние новости

Поделиться: