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Dopo la retina e il sangue artificiali, arrivano anche nuovi neuroni artificiali, creati in laboratorio e capaci di modulare la frequenza cardiaca dei topi sui quali sono stati testati. Lo si legge sulle pagine di Nature Materials, in uno studio pubblicato il 12 gennaio e guidato dal ricercatore italiano Simone Fabiano, professore associato presso il dipartimento di Scienza e Tecnologia della Linköping University in Svezia.
La novità dello studio
I neuroni artificiali sviluppati nel recente studio sarebbero capaci di mimare molto bene 15 delle 20 funzionalità che caratterizzano le cellule nervose reali. Alla base della struttura di questi dispositivi, detti “c-OECN” (conductance-based organic electrochemical neuron), ci sono dei particolari tipi di transistor – dispositivi elettronici che consentono di controllare il passaggio di corrente all’interno di un circuito – sviluppati negli anni dallo stesso gruppo di ricerca. Nello specifico, si tratta di transistor elettrochimici organici, fatti di un particolare tipo di polimeri conduttori, che possono essere “stampati” su sottili fogli di plastica. E soprattutto, è possibile generare e controllare il passaggio di corrente elettrica all’interno di questi dispositivi utilizzando ioni ad esempio del sodio, del calcio o del potassio, proprio come accade nelle nostre cellule nervose. “Una delle sfide principali nella creazione di neuroni artificiali che imitino efficacemente i neuroni biologici reali – spiega Fabiano – è la capacità di incorporare la modulazione degli ioni. I neuroni artificiali tradizionali realizzati in silicio possono emulare molte caratteristiche neurali, ma non possono comunicare attraverso gli ioni. Al contrario, i c-OECN utilizzano gli ioni per dimostrare diverse caratteristiche chiave dei neuroni biologici reali”. Gli autori, infatti, li definiscono nel loro articolo “biorealistic organic electrochemical neurons”, ovvero neuroni elettrochimici organici biorealistici.
Stimolazione del nervo vago nei topi
I neuroni sono stati testati su modelli animali (topi), connettendoli al nervo vago di questi ultimi. In questo modo, è stato possibile modulare del 4,5% la frequenza cardiaca dei topi, a dimostrazione che i neuroni artificiali riescono davvero a “comunicare” con quelli degli animali. Il prossimo obiettivo del gruppo di ricerca sarebbe quello di ridurre il consumo energetico di questi dispositivi, ancora molto elevato rispetto a quello di una normale cellula nervosa. Anche se molto rimane ancora da fare per replicare del tutto complesse strutture biologiche come i neuroni, lo studio sembra aprire la strada a interessanti applicazioni future, soprattutto, come dicevamo, grazie alla biocompatibilità dei materiali che stanno alla base della costruzione di questi dispositivi. “Imitare le cellule nervose – dichiara Padinhare Cholakkal Harikesh, primo autore dello studio – può permetterci di capire meglio il cervello e di costruire circuiti in grado di svolgere compiti intelligenti. La strada è ancora lunga, ma questo studio è un buon inizio”.
