ساخت موفقیت‌آمیز شبکه‌های عصبی در آزمایشگاه

01

از 01

اساس یادگیری و حافظه در شبکه‌های عصبی

در برخی مناطق مغز، اطلاعات به‌ صورت مجموعه‌های نورونی یا گروه‌هایی از نورون‌ها که هم‌زمان فعال می‌شوند، کدگذاری و ذخیره می‌گردند.

این مجموعه‌ها بر اساس سیگنال‌های ورودی از محیط تغییر می‌کنند، که به‌ عنوان اساس عصبی نحوه یادگیری و به خاطر سپردن مطالب در نظر گرفته می‌شود. با وجود این، مطالعه این فرایندها با استفاده از نمونه‌های حیوانی به‌ دلیل پیچیدگی ساختار آنها، دشوار است.

دکتر هیدئاکی یاماموتو از دانشگاه توهوکو گفت: «برای اینکه بفهمیم چگونه یادگیری و حافظه کار می‌کنند، باید نورون‌ها را در آزمایشگاه کشت کنیم. این نورون‌ها به ما کمک می‌کنند که آزمایش‌های دقیق‌تری انجام دهیم. البته، این نورون‌ها باید تا حد ممکن به واقعیت نزدیک باشند.»

تیم تحقیقاتی با استفاده از یک تراشه کوچک مدلی ویژه ایجاد کرد. این تراشه به نورون‌ها اجازه می‌دهد که به هم متصل شوند و شبکه‌هایی شبیه سیستم عصبی حیوانات تشکیل دهند.

محققان با تغییر اندازه و شکل تونل‌هایی که نورون‌ها را به هم متصل می‌کنند، توانستند کنترل کنند که نورون‌ها با چه شدت و قدرتی با یکدیگر تعامل داشته باشند.

آنها نشان دادند که شبکه‌هایی با تونل‌های کوچک‌تر می‌توانند مجموعه‌های متنوع‌تری از نورون‌ها را حفظ کنند.

به عنوان مثال، نورون‌هایی که در دستگاه‌های سنتی کشت می‌شوند، اغلب تنها یک مجموعه نورونی نشان می‌دهند، در حالی که نورون‌های کشت‌شده با تونل‌های کوچک‌تر می‌توانند تا شش مجموعه نورونی داشته باشند.

همچنین تیم تحقیقاتی متوجه شدند که تحریک مکرر، این مجموعه‌ها را تغییر می‌دهد و فرایندی مشابه انعطاف‌پذیری عصبی در مغز نشان می‌دهد.

این فناوری میکروسیال و نورون‌های کشت‌شده در آینده می‌توانند برای توسعه مدل‌های پیشرفته‌تری استفاده شوند، که قادر به شبیه‌سازی عملکردهای خاص مغز، مانند تشکیل و به خاطر آوردن خاطرات باشند.