Cependant, le développement de neurones artificiels a été un immense défi en raison des défis de la biologie complexe et des réponses neuronales difficiles à prévoir.

Les chercheurs ont réussi à modéliser et à dériver des équations pour expliquer comment les neurones répondent aux stimuli électriques d'autres nerfs. C'est incroyablement compliqué car les réponses sont «non linéaires» - en d'autres termes, si un signal devient deux fois plus fort, il ne devrait pas nécessairement provoquer une réaction deux fois plus importante - il peut être trois fois plus important ou autre chose.

Ils ont ensuite conçu des puces de silicium qui modélisaient avec précision les canaux ioniques biologiques, avant de prouver que leurs neurones de silicium imitaient précisément le réel, neurones vivants répondant à une gamme de stimulations.

Les chercheurs ont reproduit avec précision la dynamique complète des neurones de l'hippocampe et des neurones respiratoires de rats, sous une large gamme de stimuli.

Professeur Alain Nogaret, du département de physique de l'Université de Bath a dirigé le projet. Il a dit :"Jusqu'à présent, les neurones étaient comme des boîtes noires, mais nous avons réussi à ouvrir la boîte noire et à regarder à l'intérieur. Notre travail est en train de changer de paradigme car il fournit une méthode robuste pour reproduire les propriétés électriques de vrais neurones dans les moindres détails.

"Mais c'est plus large que ça, car nos neurones n'ont besoin que de 140 nanoWatts de puissance. C'est un milliardième de la puissance requise d'un microprocesseur, que d'autres tentatives de fabrication de neurones synthétiques ont utilisées. Cela rend les neurones bien adaptés aux implants bioélectroniques pour traiter les maladies chroniques.

« Par exemple, nous développons des stimulateurs cardiaques intelligents qui non seulement stimuleront le cœur à pomper à un rythme régulier, mais utiliseront ces neurones pour répondre en temps réel aux demandes imposées au cœur, ce qui se produit naturellement dans un cœur en bonne santé. des applications possibles pourraient être dans le traitement d'affections telles que la maladie d'Alzheimer et les maladies neuronales dégénératives en général.

« Notre approche combine plusieurs percées. Nous pouvons estimer très précisément les paramètres précis qui contrôlent le comportement des neurones avec une grande certitude. Nous avons créé des modèles physiques du matériel et démontré sa capacité à imiter avec succès le comportement de vrais neurones vivants. Notre troisième percée est la polyvalence de notre modèle qui permet l'inclusion de différents types et fonctions d'une gamme de neurones mammifères complexes."

Professeur Giacomo Indiveri, un co-auteur de l'étude, de l'Université de Zurich et de l'ETF Zurich, a ajouté :"Ce travail ouvre de nouveaux horizons pour la conception de puces neuromorphiques grâce à son approche unique pour identifier les paramètres cruciaux des circuits analogiques."

Un autre co-auteur, Professeur Julian Paton, physiologiste à l'Université d'Auckland et à l'Université de Bristol, a déclaré:"Répliquer la réponse des neurones respiratoires dans la bioélectronique qui peut être miniaturisée et implantée est très excitant et ouvre d'énormes opportunités pour des dispositifs médicaux plus intelligents qui conduisent à des approches de médecine personnalisée pour une gamme de maladies et de handicaps".