Sinapsi artificiali per far parlare tra di loro i neuroni

Cervello

Sinapsi artificiali per far parlare tra di loro i neuroni

di redazione

Un dispositivo elettronico denominato memristore in grado di riprodurre la connessione che si stabilisce naturalmente tra i neuroni e permette loro di comunicare. 

Lo hanno messo a punto ricercatori dell’Istituto dei materiali per l'elettronica ed il magnetismo del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Imem) in collaborazione con colleghi dell’Università di Kazan (Russia) e dell’Institut de Neurobiologie de la Méditerranée Inmed (Francia). 

Il dispositivo, che offre nuove prospettive nell’ambito della ricerca sulle interfacce brain-computer e della protesica di nuova generazione, è stato illustrato sulla rivista Advanced Materials Technologies.

Le sinapsi sono le strutture biologiche che connettono due neuroni stabilendo tra essi un flusso di informazioni specifico e unidirezionale. Queste connessioni sono elementi chiave per funzioni essenziali come l’apprendimento e la memorizzazione. 

L’emulazione delle loro proprietà sono da anni oggetto di studio. Ora, lo studio realizzato dai ricercatori del Cnr, ha compiuto un passo avanti realizzando dei memristori organici; dispositivi in grado di trattenere una memoria della corrente passata al loro interno e in grado di emulare i comportamenti sinaptici di memorizzazione e apprendimento delle cellule neuronali naturali.

«I risultati dimostrano l’effettiva interfaccia funzionale “neurone-memristore-neurone”, in cui il dispositivo gioca il ruolo di una sinapsi, consentendo la comunicazione tra le due cellule in modo pressoché analogo a quanto avviene in natura con un importante cambio di paradigma rispetto all’approccio consolidato basato su microelettrodi», spiega Salvatore Iannotta del Cnr-Imem. 

«Dettagli molto rilevanti della comunicazione interneuronale sono riprodotti, sia dal punto di vista dell’eccitazione reciproca tra i neuroni sia nel dettaglio dell’evoluzione temporale». 

Questi risultati rappresentano una importante base di riferimento per la realizzazione di “protesi sinaptiche”, per il ripristino della funzionalità in caso di incidente, di malattie neurodegenerative, di disfunzioni delle sinapsi e per lo sviluppo di interfacce ‘brain-computer’ di nuova generazione, spiegano i ricercatori. 

Il lavoro è stato realizzato nell’ambito del progetto “Madelena” (Developing and studying novel intelligent nano materials and devices towards adaptive electronics and neuroscience applications), finanziato dalla provincia autonoma di Trento.