Progetto Synch, nanoprotesi neurali per il cervello umano

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Creata in vitro prima rete neurale ibrida di tre neuroni. Per la prima volta è stata creata in vitro una rete ibrida elementare di tre neuroni, uno biologico e due artificiali, collegati in una rete tramite connessioni memristive ispirate alle sinapsi. E’ il primo step del progetto Synch, coordinato da Stefano Vassanelli del Dipartimento di Scienze Biomediche dell’Università di Padova.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Scientific Reports. Lo scopo di Synch è di realizzare una connessione tra una rete di neuroni artificiali e una rete di neuroni cerebrali tramite elementi di dimensioni nanometriche, i memristori, che emulano le sinapsi.

Nel cervello le sinapsi connettono i neuroni tra loro formando le reti neuronali cerebrali dove svolgono il duplice compito di trasmettere gli impulsi nervosi tra neuroni e di elaborarli. Realizzando una comunicazione ispirata alle sinapsi tra neuroni artificiali e cerebrali, l’obiettivo del progetto Synch è dimostrare che reti neuronali artificiali possono essere utilizzate in vivo come neuroprotesi capaci di sostituire reti neuronali cerebrali danneggiate o assisterle nel recupero funzionale.

La visione di fondo è che questa nuova tecnologia possa trovare in futuro applicazione nel trattamento di patologie neurologiche come il Parkinson, l’ictus, o le lesioni spinali. “In un modello in vitro, abbiamo dimostrato come neuroni artificiali su chip e neuroni cerebrali possono essere connessi tramite memristori che emulano una proprietà fondamentale delle sinapsi: la plasticita’.

Abbiamo creato per la prima volta – dice Vassanelli – una rete ibrida elementare dove tre neuroni, uno biologico e due artificiali, sono stati collegati in una rete tramite connessioni memristive ispirate alle sinapsi.

Altro aspetto da sottolineare e’ che i neuroni sono stati messi in comunicazione via Internet: i neuroni cerebrali situati a Padova, i neuroni artificiali a Zurigo e i memristori a Southampton.

E’ una sorta di cervello elementare distribuito in diverse Nazioni, questa soluzione rappresenta un’innovativa modalita’ di collaborazione e di sperimentazione tra gruppi europei e di discipline molto diverse come le neuroscienze, le scienze computazionali e la micro e nanoelettronica”. Il progetto Synch è finanziato dalla Commissione Europea tramite il programma Future and Emerging Technologies, ora European Innovation Council.

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