Инновационный вклад российских учёных в бионику и нейронауки
Специалисты Российского технологического университета МИРЭА совершили ключевой шаг на пути к синтезу науки о мозге и вычислительной техники. Под руководством Алексея Кириченко и при участии Александра Ярового исследовательская команда создала цифровую копию нервной ткани человека, полностью воспроизводящую основные механизмы обработки сигналов в живых нейронах. Данная разработка открывает уникальные перспективы для внедрения нейроморфных технологий и разработки современных биопротезов, что особенно актуально для медицинской сферы и реабилитации.
Моделирование нервных структур: как построена цифровая ткань
В основу нового компьютерного аналога легла логическая система клеточных автоматов, аналог WireWorld, которая моделирует поведение нервных центров в виде набора ячеек. Каждая ячейка может изменять своё состояние по заложенным алгоритмам, взаимодействовать с соседними, образуя сложную структуру, напоминающую реальные биологические процессы. Этот подход позволил учёным понять и отразить, как отдельные узлы нервной ткани принимают, передают и преобразуют импульсы, а также реагируют на многочисленные раздражители.
Полученные в ходе моделирования данные представляют огромную ценность для разработки нейропротезов и восстановления функций опорно-двигательного аппарата у пациентов. Компьютерная модель может стать надёжным инструментом для дальнейших исследований, направленных на решение сложнейших медицинских задач.
Виртуальная реконструкция свойств нервных центров
Исследователи смогли цифровым методом воссоздать ключевые особенности функционирования нервных центров. Всего были промоделированы 15 фундаментальных свойств, характерных для структуры и работы нейронных соединений. Среди них — способность к иррадиации (распространению сигналов), суммации (реакция на одновременное воздействие нескольких сигналов), окклюзии (ослабление реакции при одновременной стимуляции) и индукции (возникновение противоположного эффекта на фоне возбуждения или торможения).
Такой алгоритмический подход позволил приблизиться к реальным биологическим процессам и глубже понять, как работает слаженная система центров регуляции в путях нервной ткани. В рамках моделирования выявлено, что сбои в деятельности данных структур могут приводить к различным патологиям — осознание этих механизмов даёт новые инструменты для диагностики и терапии.
Синтез информатики и биологии: открытие новых горизонтов
Алексей Кириченко, старший преподаватель кафедры биокибернетических систем и технологий РТУ МИРЭА, подчёркивает значимость работы для науки: формализация свойств нервной ткани через алгоритмические модели стала возможной благодаря междисциплинарному подходу и глубокому пониманию логики работы живого организма. Модель функционирует по аналогии с нервными центрами человека, демонстрируя гармоничное объединение биологии и высоких технологий.
«Нам удалось показать, что нервные центры — это своего рода живые логические элементы, — подчёркивает Александр Яровой, один из авторов разработки. — Это исследование прокладывает новые пути между биологией и информатикой, расширяя наши знания о мозге и его работе, а также создаёт основу для принципиально новых биоморфных вычислительных систем будущего».
Потенциал для медицины и искусственного интеллекта
Авторы уверены, что их открытие будет иметь большой практический отклик. Проведённые эксперименты с цифровой моделью позволят приблизиться к созданию эффективных протезов нового поколения и дальнейшему развитию интеллектуальных медицинских технологий на базе искусственного интеллекта. Кроме того, полученные результаты могут стать основой для разработки новых подходов в неврологии и реабилитации, делая медицину ещё более доступной и эффективной для людей, нуждающихся в высокотехнологичной поддержке.
Таким образом, работа Алексея Кириченко, Александра Ярового и их коллег демонстрирует высокий научный потенциал российских инженеров и учёных, способных обеспечить быстрый прогресс в области биомедицинской инженерии и создания нейроморфных вычислительных систем.
Источник: russian.rt.com
