Ingegneri della Northwestern University hanno raggiunto quello che molti nella comunità scientifica considerano un traguardo storico nell’integrazione tra macchine e cervello umano: la creazione di neuroni artificiali stampati capaci di comunicare direttamente con cellule cerebrali biologiche vive.
Il gruppo guidato dal professor Mark Hersam, esperto di materiali per il calcolo ispirato al cervello, ha sviluppato neuroni artificiali utilizzando materiali morbidi e stampabili che imitano in modo più fedele la struttura e il comportamento del cervello. Il nucleo dell’innovazione è una serie di inchiostri elettronici formulati a partire da nanoscaglie di disolfuro di molibdeno (MoS2), che funge da semiconduttore, e grafene, che opera come conduttore elettrico. Utilizzando una tecnica di stampa specializzata chiamata aerosol jet printing, i ricercatori hanno depositato questi inchiostri su substrati polimerici flessibili. Un dettaglio tecnico cruciale ha trasformato un apparente difetto in un vantaggio: anziché eliminare completamente il polimero stabilizzante presente negli inchiostri, come facevano in precedenza altri gruppi di ricerca, il team di Hersam lo ha decomposto solo parzialmente, ottenendo una funzionalità simile a quella del cervello biologico.
I dispositivi producono segnali elettrici che assomigliano strettamente a quelli generati dai neuroni biologici, permettendo di attivare tessuto cerebrale vivo. Negli esperimenti condotti su sezioni di cervello di topo, i neuroni artificiali hanno attivato con successo risposte nei neuroni reali.
Il lavoro rappresenta un passo verso la realizzazione di elettronica capace di comunicare direttamente con il sistema nervoso, con potenziali applicazioni nelle interfacce cervello-macchina e nelle neuroprotesi, inclusi impianti per il ripristino dell’udito, della vista e del movimento. Pone inoltre le basi per sistemi di calcolo più efficienti, ispirati al funzionamento del cervello.
Ciò che distingue il lavoro della Northwestern University dai tentativi precedenti è il fatto di avere avvicinato due approcci fino ad ora separati: invece di stampare cellule biologiche viventi o costruire elettronica rigida tradizionale, il team ha creato sistemi elettronici stampati che si comportano come neuroni e sono in grado di interagire direttamente con tessuto cerebrale reale.
Il cervello umano è cinque ordini di grandezza più efficiente dal punto di vista energetico rispetto a un computer digitale, è questa la ragione per cui guardare al cervello come fonte di ispirazione per il calcolo di prossima generazione appare non solo affascinante, ma sempre più urgente.
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