Les neurones artificiels deviennent plus avancés et plus simples grâce aux plastiques conducteurs
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Des chercheurs de l'Université de Linköping, en Suède, ont démontré la mise au point d'un neurone artificiel composé de plastiques conducteurs, capable d'exécuter des fonctions avancées similaires à celles des cellules nerveuses biologiques. Les résultats, publiés dans Science Advances , ouvrent la voie à une nouvelle génération de capteurs intégrés au corps, d'implants médicaux et de robotique.
« Imiter le comportement des neurones biologiques est depuis longtemps un objectif majeur de l'ingénierie neuromorphique. L'électronique traditionnelle à base de silicium est insuffisante, car elle ne parle pas le même langage que les cellules nerveuses de notre corps », explique Simone Fabiano, professeur de science des matériaux à l'Université de Linköping (LiU).
Au lieu de s'appuyer sur du silicium rigide, l'équipe de Fabiano, au Laboratoire d'électronique organique de LiU, travaille avec une classe de matériaux souples et flexibles appelés polymères conjugués, capables de transporter à la fois des ions et des électrons. Cette double capacité leur permet d'interagir plus étroitement avec les systèmes biologiques .
Dans leur article, l'équipe de recherche de 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 s'active uniquement lorsqu'une entrée est présente et qu'une autre est absente. C'est ce qu'on appelle la détection d'anticoïncidences, un principe fondamental de tâches comme la détection tactile.
« Nous pouvons imaginer utiliser ces dispositifs pour ajouter le sens du toucher aux prothèses ou à la robotique. Ils démontrent que l'électronique organique n'est pas seulement une alternative plus douce au silicium, mais peut aussi permettre de nouveaux types de calcul neuronal reliant la biologie à l'électronique », explique Fabiano.
Parallèlement au développement de fonctionnalités avancées, son groupe de recherche a également travaillé à simplifier la structure de base de ces neurones artificiels.
Début 2023, les chercheurs du Campus Norrköping ont réussi à créer des cellules nerveuses artificielles reproduisant 15 des 22 propriétés clés des neurones biologiques. Cependant, ces cellules nerveuses artificielles reposaient sur de nombreux composants différents, ce qui limitait leur utilisation pratique.
Dans une étude publiée dans Nature Communications , l'équipe a perfectionné la technologie. Elle a réduit la cellule nerveuse artificielle à un simple transistor électrochimique organique, tout en reproduisant jusqu'à 17 propriétés neuronales. Ce neurone artificiel est non seulement hautement fonctionnel, mais aussi extrêmement compact, comparable en taille à une cellule nerveuse humaine.
« Il s'agit de l'un des neurones artificiels les plus simples et les plus pertinents d'un point de vue biologique jamais créés. Il ouvre la voie à l'intégration directe de neurones synthétiques dans des tissus vivants ou des robots souples », explique Fabiano.
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