Российские учёные из РТУ МИРЭА создали компьютерную модель нервной ткани человека с её основными узлами, в которых происходит обработка нервных сигналов. По словам учёных, цифровая модель полностью воспроизводит принципы работы биологических нейронов. Разработка имеет практическое значение для создания нейроморфных компьютерных систем, а также биопротезов.
Учёные из РТУ МИРЭА создали на основе логической компьютерной системы WireWorld модель работы нервной ткани человека и выяснили, как функционируют её структурные единицы, отвечающие за приём, передачу и обработку информации. Полученные данные могут быть использованы в реабилитации пациентов с нарушениями опорно-двигательного аппарата, а также для создания нейропротезов. Об этом RT рассказали в пресс-службе университета.
Клеточные автоматы WireWorld — компьютерные модели, которые выглядят как решётка ячеек. Пользователь может выбрать для отдельных ячеек одно из нескольких состояний, предусмотренных программой, а также задать правила, согласно которым ячейка сама будет переходить из одного состояния в другое и влиять на остальные ячейки. С помощью такой системы можно воспроизвести в цифровом формате процессы, протекающие в биологических организмах.
Авторы работы исследовали, как функционируют нервные центры в человеческом организме. Отметим, что нервные центры представляют собой объединения нейронов, которые регулируют работу внутренних органов, поддерживая организм в стабильном состоянии. В ответ на внешние раздражители они принимают, преобразуют, распространяют или концентрируют возбуждение. По мнению учёных, нарушения в работе нервных центров могут приводить к различным заболеваниям.
Исследователи создали на основе логических элементов компьютерный аналог ключевых узлов нервной системы и воспроизвели 15 свойств нервных центров. Среди них — способность распространять импульсы (иррадиация), реагировать на одновременное воздействие двух и более раздражителей (суммация), проявлять более слабую реакцию при одновременном поступлении сигналов (окклюзия), а также вызывать обратный эффект параллельно с процессом возбуждения или торможения (индукция).
Как заявил старший преподаватель кафедры биокибернетических систем и технологий РТУ МИРЭА Алексей Кириченко, учёным удалось формализовать свойства живых нервных центров в виде алгоритмических моделей, которые функционируют аналогично биологической нервной ткани.
«Мы сделали выводы о природе нервных центров как о живых логических элементах. Это открытие — один из многочисленных мостиков между биологией и информатикой. Оно не только помогает лучше понять работу нашего мозга, но и открывает путь к созданию принципиально новых, биоморфных вычислительных систем», — добавил один из авторов проекта, студент РТУ МИРЭА Александр Яровой.
По словам исследователей, разработка откроет перспективы внедрения ИИ-технологий в медицину, а кроме того, будет способствовать созданию бионических протезов.