Un report che fa riflettere. Uno studio sui neuroni da parte da un team italo-svedese apre nuovi scenari per il mondo.
In un futuro più o meno lontano potrebbe arrivare i neuroni artificiali, come evidenziato dallo studio che ha visto coinvolto il nostro ricercatore Simone Fabiano, professore associato presso il dipartimento di Scienza e Tecnologia, all’Univesità di Linköping University in Svezia.
Lo studio scandinavo, pubblicato sulla rivista Nature Materials, parte da un presupposto base: l’hardware neuromorfico biointegrato promette nuovi protocolli per registrare/regolare la segnalazione nei sistemi biologici.
Il successo di tali circuiti neurali artificiali, però, richiede una complessità minima del dispositivo/circuito e meccanismi operativi basati su ioni simili a quelli che si trovano in biologia. I neuroni a spillo artificiale, basati su semiconduttori di ossido di metallo complementari a base di silicio o circuiti di dispositivi a resistenza differenziale negativa, possono emulare diverse caratteristiche neurali.
Detta così, seppur in maniera scientifica, sembrerebbe tutto facile. In realtà no, visto che il problema sta nel crearli: non sono biocompatibili e mancano di caratteristiche di modulazione basate su ioni/chimici.
I nuovi orizzonti sullo sviluppo dei neuroni artificiali
Secondo il team scandinavo, per creare un circuito elettrico realistico analogo al neurone biologico, si dovrebbe emulare la conduttanza del canale del sodio, che mostra una rapida attivazione e inattivazione, e del canale del potassio, che si attiva dopo un certo ritardo. Semplici neuroni modello leaky integrate-and-fire, basati su silicio o semiconduttori organici.
Il motivo va ricercato nella non incorporazione dinamica di canali ionici così complesse e quindi possono emulare solo caratteristiche neurali limitate. “Questi neuroni artificiali sono limitati alla pura modulazione elettrica delle caratteristiche neurali – si legge nell’articolo di Nature Materials – non esplorano i meccanismi di modulazione basati su ioni/neurotrasmettitori dei neuroni biologici reali e generalmente operano su scale temporali e oscillazioni di tensione di picco drasticamente diverse da quelle trovate in biologia”.
Di conseguenza, questi circuiti non facilitano l’integrazione con la biologia o il rilevamento/elaborazione diretta di stimoli biologici, chimici o fisici a livello del neurone e richiedono l’accoppiamento di elementi di rilevamento aggiuntivi per agire come elementi di rilevamento/elaborazione neuromorfici. “Recentemente – dicono dal team italo-svedese – abbiamo osservato che i polimeri coniugati rigidi mostrano una riduzione della conduttività elettrica in caso di drogaggio elettrochimico elevato, a causa della formazione di specie a carica multipla con mobilità ridotta”. I neuroni sono stati testati su modelli animali, dei topi nello specifico: gli animalisti insorgeranno, ma lo studio potrebbe aprire nuovi orizzonti sullo sviluppo dei neuroni made in Essere Umano.