Обучение по типу мозгового обнаружено в бактериальных нанопорах
Ученые раскрыли механизмы ректификации и затвора в биологических нанопорах и создали поры, способные к синапсоподобному обучению
Короткое резюме
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) обнаружили, что два загадочных поведения биологических нанопор — ректификация (одностороннее движение ионов) и затвор (внезапное прекращение потока) — обусловлены электрическими зарядами внутри поры и их взаимодействием с проходящими ионами. Изучая модифицированные версии бактериальной поры аэролизина, учёные создали 26 вариантов пор с различными зарядовыми паттернами и выявили физические механизмы этих явлений.
Ректификация возникает из-за влияния зарядов на внутренней поверхности на движение ионов, создавая эффект одностороннего клапана. Затвор происходит, когда интенсивный поток ионов нарушает баланс зарядов и временно дестабилизирует структуру поры. Оба эффекта зависят от расположения и типа электрических зарядов, а структурная гибкость поры является ключевым фактором для явления затвора.
Исследователи продемонстрировали возможность создания нанопор с заданными свойствами, включая поры, имитирующие синаптическую пластичность — способность «обучаться» в ответ на электрические импульсы подобно нейронам. Это открытие прокладывает путь к разработке биовдохновлённых компьютеров и ионных процессоров, использующих молекулярное «обучение» для новых форм вычислений.
Физическая природа ректификации и затвора
Оба явления обусловлены электрическими зарядами нанопоры и их взаимодействием с ионами, а не случайными эффектами
Контроль через зарядовые паттерны
Изменяя расположение и тип зарядов, можно управлять поведением нанопор, включая время и условия срабатывания затвора
Роль структурной гибкости
Затвор исчезает при увеличении жёсткости поры, что подтверждает ключевую роль структурной гибкости в этом явлении
Биовдохновлённые вычисления
Созданы нанопоры, имитирующие синаптическую пластичность, что открывает путь к ионным процессорам с молекулярным обучением
Текст сгенерирован с использованием ИИ
