علماء يطورون عصبًا صناعيًا منخفض الجهد يحاكي الدماغ
كشفت دراسة جديدة عن ابتكار مهندسون في جامعة ماساتشوستس Amherst عصبًا صناعيًا يعمل بكفاءة مذهلة باستخدام أسلاك نانوية بروتينية مصنوعة من بكتيريا قادرة على إنتاج الكهرباء. هذا العصب الجديد يعمل بجهد منخفض جدًا، مما يتيح له إمكانية التواصل المباشر مع الخلايا البيولوجية ويحسن بشكل كبير كفاءة الطاقة.
هذه التكنولوجيا الجديدة قد تفتح أبوابًا لتطوير أجهزة إلكترونية حيوية تعمل بالطاقة البيولوجية، بما في ذلك أجهزة إلكترونية قابلة للارتداء يمكنها التفاعل مباشرة مع جسم الإنسان.
تكنولوجيا العصب الصناعي الجديد
العصب الصناعي الذي طوره الباحثون يعكس بدقة النشاط الكهربائي للأعصاب الطبيعية في الدماغ، لكن مع ميزة كبيرة تتمثل في الجهد المنخفض الذي يستهلكه، وهو 0.1 فولت فقط. ووفقًا للباحثين، فإن هذا الجهد يوازي تمامًا الجهد الذي تستخدمه الأعصاب في الجسم البشري، مما يتيح التواصل السلس مع الخلايا البيولوجية دون التأثير عليها بشكل سلبي. كما أن هذا العصب يعمل بكفاءة طاقة تفوق أي نموذج صناعي سابق كان يتطلب جهدًا أكبر بعشر مرات.
لقد واجه العلماء في السابق صعوبة كبيرة في تصميم أعصاب صناعية تعمل بكفاءة طاقة عالية وتتوافق مع الأنظمة البيولوجية. وكانت النماذج السابقة تحتاج إلى جهد كهربائي أكبر بكثير، مما جعلها غير قادرة على التواصل المباشر مع الأعصاب الحية التي لا تتحمل إشارات كهربائية قوية.
ولكن باستخدام الأسلاك البروتينية النانوية المستخلصة من البكتيريا المنتجة للكهرباء، تمكن الباحثون من تجاوز هذه العقبة وتحقيق توازن دقيق بين الكفاءة الكهربائية والتواصل المباشر مع الأنسجة الحية.
اقرأ أيضًا: دراسة تكشف: اضطراب ADHD قد يكون مفتاح الإبداع
يوفر هذا العصب الصناعي تطبيقات واسعة في المستقبل، خاصة في مجال الحوسبة التي تعتمد على الأنظمة البيولوجية. على سبيل المثال، يمكن لهذا الاكتشاف أن يعزز من كفاءة الحواسيب التي تعتمد على هذا النوع من الأعصاب الاصطناعية، مما يسمح بتشغيلها باستخدام طاقة أقل بكثير مقارنة بالأنظمة الحالية. كما يمكن أيضًا تصميم أجهزة إلكترونية قابلة للارتداء، مثل أجهزة الاستشعار الحيوية التي يمكنها التفاعل مع الجسم البشري دون الحاجة إلى أنظمة تكبير كهربائية، مما يوفر طاقة كبيرة ويزيد من كفاءة الأجهزة.
الباحثون ليسوا فقط مهتمين بتطوير الأعصاب الصناعية، بل يهدفون إلى توسيع نطاق استخدام هذه التكنولوجيا في العديد من المجالات الأخرى. على سبيل المثال، تم استخدام الأسلاك البروتينية النانوية المستخلصة من البكتيريا لتطوير أجهزة يمكنها العمل باستخدام طاقة الجسم، مثل أجهزة يمكنها الشحن باستخدام العرق. كما طوّر الباحثون "أنفًا إلكترونيًا" قادرًا على الكشف عن الأمراض، وأجهزة أخرى تستطيع حصاد الكهرباء من الهواء بشكل فعال.
