Un neurone artificiel en plastique conducteur qui peut effectuer des fonctions avancées similaires à celles des cellules nerveuses biologiques a été démontrée par des chercheurs de l'Université de Linköping, en Suède. Les résultats, publiés dans Avancées scientifiquesouvrez la voie à une nouvelle génération de capteurs intégrés, d'implants médicaux et de robotique.
Imprégner le comportement des neurones biologiques a longtemps été un objectif majeur dans l'ingénierie dite neuromorphique. L'électronique traditionnelle à base de silicium échoue car elles ne parlent pas le même langage que les cellules nerveuses de notre corps. »
Simone Fabiano, professeur de science des matériaux à l'Université de Linköping, Liu
Au lieu de s'appuyer sur le silicium rigide, l'équipe de Simone Fabiano au Laboratoire d'électronique organique de Liu travaille avec une classe de matériaux doux et flexibles appelés polymères conjugués qui peuvent transporter à la fois des ions et des électrons. Cette double capacité leur permet d'interfacer plus étroitement avec les systèmes biologiques.
Dans un article publié dans Avancées scientifiquesLe groupe de recherche de Simone Fabiano a montré que leurs neurones artificiels peuvent effectuer un type de traitement de l'information observé dans notre système nerveux. Cette fonction signifie que le neurone ne s'active que lorsqu'une entrée est présente et qu'une autre est absente. Il s'appelle la détection de l'anticoincidité et est un principe de base dans les tâches comme la détection tactile.
« Nous pouvons imaginer utiliser ces appareils pour ajouter un sentiment de contact dans les prothèses ou la robotique. Ils montrent que l'électronique organique ne sont pas seulement des alternatives plus douces au silicium, mais peuvent permettre de nouveaux types d'informatique neuronale qui relient la biologie à l'électronique », explique Simone Fabiano.
Parallèlement au développement de fonctionnalités avancées, son groupe de recherche a également travaillé pour simplifier la structure de base de ces neurones artificiels.
Au début de 2023, les chercheurs du campus Norrköping ont réussi à créer des cellules nerveuses artificielles qui ont reproduit 15 des 22 propriétés clés des neurones biologiques. Cependant, ces cellules nerveuses en plastique reposaient sur de nombreux composants différents, ce qui a limité leur utilisation pratique.
Maintenant, dans une étude publiée dans Communications de la naturel'équipe a encore affiné la technologie. Ils ont réduit la cellule nerveuse artificielle en un seul transistor électrochimique organique, tout en reproduisant jusqu'à 17 propriétés neuronales. Ce neurone artificiel est non seulement très fonctionnel mais aussi extrêmement compact, de taille comparable à une cellule nerveuse humaine.
« C'est l'un des neurones artificiels les plus simples et les plus pertinents fabriqués à ce jour. Il ouvre la porte à l'intégration des neurones synthétiques directement aux tissus vivants ou aux robots mous », explique Simone Fabiano.
La recherche a été principalement soutenue par la Fondation Knut et Alice Wallenberg, le Conseil de recherche européen, le Conseil de recherche suédois et la Fondation suédoise pour la recherche stratégique et par le biais du domaine de recherche stratégique du gouvernement suédois en science des matériaux sur les matériaux fonctionnels avancés (AFM) à l'Université de Linköping.
