Напечатанные искусственные нейроны смогли «разговаривать» с живыми клетками мозга

Инженеры сообщили о разработке искусственных нейронов, которые не просто имитируют нервные клетки, а способны напрямую взаимодействовать с живой мозговой тканью. Речь идёт о гибких печатных устройствах, формирующих электрические импульсы с параметрами, близкими к биологическим. В экспериментах такие сигналы активировали нейроны в срезах мозжечка мыши, что приближает создание более совершенных нейроинтерфейсов и энергоэффективных вычислительных систем. Исследование опубликовано 15 апреля 2026 года в журнале «Nature Nanotechnology».

Работу выполнили специалисты Северо-Западного университета (Northwestern University). Руководителем проекта стал Марк Херсам (Mark C. Hersam), соавтором — Винод Сангван (Vinod K. Sangwan). В испытаниях на живой ткани также участвовала команда нейробиолога Индира Раман (Indira M. Raman).

Почему обычная электроника не похожа на мозг

Современные вычислительные системы в основном строятся на кремниевых чипах с миллиардами однотипных транзисторов. Это мощная архитектура, но жёсткая, плоская и, по сути, негибкая после изготовления. Мозг устроен совсем иначе: он трёхмерный, мягкий, неоднородный, да ещё и постоянно перестраивает связи между клетками. Именно поэтому исследователи всё активнее ищут материалы и схемы, которые могли бы приблизить электронику к принципам работы нервной системы.

По словам Марка Херсама (Mark C. Hersam), мозг примерно на пять порядков энергоэффективнее цифрового компьютера. Это делает его естественным ориентиром для разработки нового поколения аппаратных платформ — особенно на фоне стремительного роста энергозатрат систем искусственного интеллекта и дата-центров.

Как устроены новые искусственные нейроны

Авторы создали устройства на основе печатных электронных чернил, в состав которых вошли нанолисты дисульфида молибдена (MoS₂) и графен. Первый материал выполняет роль полупроводника, второй — проводника. Эти компоненты наносили на гибкую полимерную подложку с помощью аэрозольной струйной печати. Такой подход делает производство сравнительно недорогим и уменьшает потери материала, потому что он наносится только в нужные участки.

Любопытная деталь: то, что раньше считали технологическим недостатком, команда превратила в рабочий механизм. Полимер после печати не удаляли полностью. Его частичное разложение при прохождении тока приводило к формированию узкого проводящего канала. Именно он и создавал резкий электрический отклик, напоминающий разряд живого нейрона. Ход нестандартный. Но, похоже, очень удачный.

Что показали эксперименты

Согласно публикации, напечатанные мемристивные сети позволили получить осцилляторные и спайковые нейронные схемы с настраиваемой частотой до 20 кГц и стабильной работой более чем в 10⁶ циклах. Простые neuristor-схемы воспроизводили несколько уровней спайковой сложности — от integrate-and-fire-поведения до spike latency, tonic firing, bursting и phasic dynamics. Иначе говоря, речь уже не о грубой электронной копии нейрона, а о гораздо более богатом наборе режимов активности.

Ключевой результат получили при проверке на живой ткани. Искусственные импульсы подавали на срезы мозжечка мыши, и они надёжно активировали клетки Пуркинье и связанные с ними нейронные цепи. Важна не только сама активация, но и то, что форма и длительность спайков соответствовали физиологически значимому временному диапазону. Проще говоря, живые нейроны «понимали» этот электронный язык. Это уже серьёзно.

Возможные применения

Авторы рассматривают разработку как шаг к биосовместимой электронике, способной напрямую сопрягаться с нервной системой. Потенциальные применения включают интерфейсы «мозг — машина», нейропротезы и имплантируемые системы, которые в перспективе могут использоваться для восстановления слуха, зрения или двигательных функций. Пока это, конечно, не клинический продукт. Но направление вырисовывается вполне отчётливо.

Не менее важен и вычислительный аспект. Поскольку каждый такой искусственный нейрон способен генерировать более сложные сигналы, для выполнения продвинутых задач может потребоваться меньше компонентов. Это открывает путь к аппаратным платформам для ИИ с заметно меньшим энергопотреблением по сравнению с традиционными системами. На фоне обсуждений о гигантских энергозатратах дата-центров это выглядит не просто красиво, а, пожалуй, неизбежно.

Заключение

Исследование показывает, что печатные искусственные нейроны на основе MoS₂ и графена могут воспроизводить сложные режимы спайковой активности и напрямую взаимодействовать с живыми нейронами. Это важное продвижение сразу в двух направлениях: нейротехнологиях и энергоэффективных вычислениях. До практических нейропротезов ещё далеко, но сама идея электроники, которая не просто считает, а действительно «разговаривает» с мозгом, перестаёт быть научной фантастикой.

Авторы другого исследования сообщают, что компактный интерфейс «мозг — компьютер» уже способен преобразовывать нейронную активность в текст почти в реальном времени — подробнее об этом можно прочитать в материале МКБ-11: Миниатюрный интерфейс, соединяющий мозг и компьютер, преобразует мысли в текст.

Литература

Hadke S.S., Klingler C.N., Brown S.T., Holla M., Zhuang X., Li L., Utama M.I.B., Diaz-Arauzo S., Chapagain A., Li S., Lee J.H., Raman I.M., Sangwan V.K., Hersam M.C. Printed MoS2 memristive nanosheet networks for spiking neurons with multi-order complexity // Nature Nanotechnology. 2026. Published online April 15. doi:10.1038/s41565-026-02149-6.