Исследователи из Университета Хоккайдо нашли мягкий и влажный материал, который может запоминать, извлекать и забывать информацию, как человеческий мозг. Детали своей разработки они описали в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.
Человеческий мозг изучает вещи, но стремится забыть их, когда информация перестает быть важной и актуальной. Воссоздание этого динамического процесса памяти в искусственных материалах было сложной задачей. Исследователи Университета Хоккайдо теперь сообщают о гидрогеле, который имитирует функцию динамической памяти мозга: кодирование информации, которая исчезает со временем в зависимости от интенсивности памяти.
Гидрогели представляют собой гибкие материалы, состоящие из большого процента воды — в данном случае около 45% — наряду с другими химическими веществами, которые обеспечивают структуру, подобную каркасу для содержания воды. Профессор Цзян Пин Гун, доцент Кунпэн Цуй, а также их студенты и коллеги из Института проектирования и открытия химических реакций Университета Хоккайдо (WPI-ICReDD) стремятся разработать гидрогели, которые могут выполнять биологические функции.
Гидрогели являются отличными кандидатами для имитации биологических функций, ведь они мягкие и влажные, как ткани человека. Ученые нашли способ продемонстрировать, как гидрогели могут имитировать некоторые функции памяти мозговой ткани.
В этом исследовании ученые поместили тонкий гидрогель между двумя пластиковыми пластинами; верхняя пластина имела форму или вырезанные буквы, оставляя открытой только область гидрогеля. Например, узоры включали самолет и слово «гель». Сначала они помещали гель в ванну с холодной водой. Затем перенесли гель в горячую ванну. Гель впитывал воду в свою структуру, вызывая набухание, но только в открытой области. Это запечатлело рисунок, похожий на информацию, на гель.
Когда гель возвращали в ванну с холодной водой, открытая область становилась непрозрачной, делая сохраненную информацию видимой. При низкой температуре гидрогель постепенно сжимался, выпуская воду, которую он впитал ранее. Картина медленно исчезла.
Чем дольше гель остается в горячей воде, тем темнее или интенсивнее будет отпечаток и, следовательно, тем дольше он затухает или «забывает» информацию. Команда также показала, как высокие температуры усилили воспоминания.
Это похоже на людей. Чем дольше вы учитесь чему-то или чем сильнее эмоциональные стимулы, тем дольше вы это забываете.
Профессор Цзян Пин Гун
Команда показала, что память, установленная в гидрогеле, устойчива к колебаниям температуры и большим физическим растяжениям. Что еще более интересно, процессы забывания могут быть запрограммированы путем настройки времени или температуры обучения теплом.
Команда использовала материалы, содержащие гидрогель — полиамфолиты или гели ПА. Поведение запоминания-забывания достигается за счет быстрого поглощения воды и медленного выделения воды, что обеспечивается динамическими связями в гидрогелях. Этот подход должен работать для множества гидрогелей с физическими связями, уверяют ученые. Система памяти, подобная мозгу гидрогеля, может быть использована для некоторых приложений, например, для исчезновения сообщений в целях безопасности.
Читать также
Посмотрите, что способен увидеть в космосе новый телескоп — преемник Хаббла
Раскрыта история происхождения «странных» метеоритов: они упали на Землю в 60-е
НАСА объяснило, почему метеорит с Марса придется вернуть обратно на планету
