Neuron Buatan Menukar Dopamin Dengan Sel Otak Tikus Seperti Yang Asli

Neuron buatan yang, bersama dengan sel tikus asli, dapat melepaskan dan menerima dopamin dapat digunakan dalam antarmuka manusia-mesin di masa depan.

Sebagian besar antarmuka otak-mesin mengukur sinyal listrik sederhana di neuron untuk mendapatkan informasi tentang fungsi otak. Tetapi banyak informasi dalam jaringan saraf, seperti otak, dikodekan dalam neurotransmiter seperti dopamin, bahan kimia yang digunakan neuron untuk mengirim pesan satu sama lain.

"Bahasa asli otak adalah kimia, tetapi antarmuka otak-mesin saat ini semuanya menggunakan bahasa listrik," kata Benhui Hu dari Nanjing Medical University di China. "Jadi kami merancang neuron buatan untuk meniru cara neuron sebenarnya berkomunikasi."

Neuron terdiri dari sensor yang terbuat dari elektroda graphene dan nanotube karbon yang dapat mendeteksi ketika dopamin dilepaskan. Ketika cukup terdeteksi oleh sensor, komponen yang disebut memristor memicu pelepasan lebih banyak dopamin di ujung lain melalui hidrogel yang diaktifkan panas. 

Hu dan timnya menunjukkan bahwa neuron mampu mengirim dan menerima dopamin dalam komunikasi dengan sel-sel otak tikus dalam mangkuk. Itu juga bisa mengaktifkan otot tikus melalui saraf siatik dan menggerakkan tangan robot.

Memristor neuron buatan dapat mengubah berapa banyak dopamin yang diperlukan untuk memicu pelepasan bahan kimia. Ini mirip dengan cara neuron di otak mengubah berapa banyak neurotransmiter yang dikirim antara koneksi sebagai respons terhadap rangsangan eksternal, properti yang disebut plastisitas dan penting untuk pembelajaran.

“Ini sebenarnya cukup potensial untuk dikembangkan ke sistem pembelajaran yang lebih canggih. Ada banyak hal baru yang keren untuk dilakukan di sini,” kata Yoeri van de Burgt dari Eindhoven University of Technology di Belanda.

Sementara ukuran perangkat yang besar membuatnya tidak cocok untuk semua aplikasi antarmuka otak-mesin saat ini, fakta bahwa ia dapat berkomunikasi secara kimiawi dalam dua cara dapat membuatnya cocok untuk banyak antarmuka yang berbeda dengan tubuh, seperti dalam prostetik, katanya.