Wissenschaftler haben künstliche Neuronen entwickelt, die das Gehirn als eigene Signale wahrnimmt

Neue künstliche Neuronen „gedruckt“

*Ingenieure der Northwestern University haben erstmals Druckgeräte entwickelt, die nicht nur die Funktionsweise von Nervenzellen nachahmen, sondern auch direkt mit lebenden Gehirnstrukturen interagieren können. Dies ebnet den Weg zur Schaffung fortschrittlicherer Mensch‑Computer-Schnittstellen und neuromorpher Computer.*

1. Was genau wurde gedruckt
- Tinte – Mischung aus Molybdendisulfid-Nanokristallen und Graphen.

- Substrat – flexibles polymerisches Material, auf das das Muster mittels Spritzdruck appliziert wird.

- Nach dem Aufbringen des Musters wird das Substrat mit Strom durchflossen. Dadurch zerfällt teilweise der Bindemittelpolymer, sodass nur noch dünne leitende Pfade (Filamente/Fäden) übrig bleiben.

2. Wie es funktioniert
- Die entstandenen Filamente leiten elektrischen Strom mit denselben Formen und zeitlichen Eigenschaften wie biologische neuronale Signale – von einzelnen Spikes bis zu „paketartigen“ Impulsen.

- Damit können die gedruckten Elemente elektrische Signale erzeugen und steuern, genau wie lebende Nervenzellen.

3. Experimentelle Prüfung
- Künstliche Neuronen wurden an Hirnstamm‑Scheiben einer Maus angeschlossen.

- Lebende Zellen reagierten auf die Signale der Druckneuronien genauso wie auf ihre eigenen: neuronale Schaltkreise aktivierten sich, was die Übereinstimmung von Form und Frequenz bestätigte.

4. Warum das wichtig ist
Die Möglichkeit eröffnet
- Gehirn‑Computer-Schnittstellen
- Präzisere und biologisch kompatible Interaktion mit Gehirnaktivität
- Neuroprothesen (Wiederherstellung von Hör-, Seh- oder Bewegungsfunktionen)
- Energieeffizienz
Neuromorphe Berechnungen könnten bis zu 10 000 mal effizienter sein als klassische Computer.

Ergebnis
Gedruckte Neuronen aus Molybdendisulfid‑Nanokristallen und Graphen können elektrische Signale erzeugen, die biologischen Signalen identisch sind. Dies ist der erste Schritt zur Entwicklung hochleistungsfähiger Gehirn‑Computer-Schnittstellen, Neuroprothesen und energieeffizienter Rechensysteme der Zukunft.