Исследователи Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (СГУ) разработали электронное устройство, которое имитирует работу настоящих нервных клеток – генерирует электрические импульсы («спайки»), используемые нейронами для передачи информации. О завершении работы над проектом в мае 2025 года сообщила пресс-служба Минобрнауки РФ .
Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Chaos, Solutions & Fractals в июле 2025 года. Искусственный нейрон, разработанный учеными кафедры динамического моделирования и биомедицинской инженерии, построен на специальной схеме с асимметричным диодным блоком1. Ключевая особенность разработки — простота и экономичность: устройство состоит всего из семи компонентов, тогда как зарубежные аналоги насчитывают до четырнадцати элементов. Частоту генерируемых импульсов можно регулировать, меняя параметры колебательного контура. Форму сигнала возможно изменить, добавляя или убирая диоды.
По замыслу разработчиков, изложенному в той же публикации журнала, изобретение может найти применение в трех ключевых областях: нейропротезирование2 для создания имплантов, заменяющих поврежденные нервные клетки; робототехника для разработки более «умных» сенсорных систем; а также фундаментальные исследования работы мозга и создание новых типов нейрокомпьютеров3.
«Это как Lego-блок для сборки спайковых искусственных нейросетей», — прокомментировал руководитель проекта, профессор кафедры динамического моделирования и биомедицинской инженерии СГУ Владимир Пономаренко 1 декабря 2025 года для Коммерсанта. Существующие электронные нейроны либо слишком примитивны, либо чрезмерно сложны. Ученым удалось найти решение — их разработка достаточно точна для имитации биологических процессов, но при этом довольна проста и экономна в производстве.
В настоящее время коллектив работает над созданием сети из таких «электронных нейронов». Это позволит моделировать сложные состояния мозга и искать способы борьбы с нейродегенеративными заболеваниями4.
«У нас есть математическая модель, имитационная модель, построенная в симуляторе схем ngSPICE5, и натурная реализация. Мы собрали уже целых четыре устройства», — рассказал профессор кафедры системного анализа и автоматического управления СГУ Илья Сысоев РИА Новостям 14 октября 2025 года.
Ученые, по его утверждению, справились с тремя ключевыми вызовами в своем исследовании. Первая задача заключалась в оптимизации базовой схемы: они устранили избыточные компоненты, оставив при этом фундаментальные осцилляторные режимы. Вторая — в доработке конструкции для придания колебаниям импульсного характера, аналогичного поведению настоящих нейронов. Третья —в достижении высокой модульности: регулируя количество диодов, удается изменять профиль колебаний, подобно разнообразию форм нейронов в мозге, таких как пирамидальные клетки6, интернейроны7 или ретикулярные элементы8.
Подобные разработки оцениваются как высокотехнологичные и вторят процессам, протекающим в человеческом мозге. «У вас в мозге в связи с полученной новой информацией начинают генерироваться электрические импульсы в клетках головного мозга, эта активность сразу изменяет настройки нейросети, изменяются веса (силы) пластичных контактов между нейронами – синапсов. Ну а мы, «подсмотрев» этот механизм, математически описываем в наших моделях процессы обработки и хранения информации для мозга искусственного, делая его биологически правдоподобным», — заявила руководитель центра нейроморфных вычислений ННГУ им. Н.И. Лобачевского, доктор физико-математических наук Сусанна Гордлеева в комментарии для Рамблер 15 марта 2025 года.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда. В пресс-службе университета описаны планы научного коллектива. В них входит улучшение характеристик нейрона и его применение в робототехнике, биомедицине и научных проектах, где требуется моделирование работы нервных связей. Станет возможным моделирование различных состояний человеческого мозга, благодаря чему можно будет начать поиск способов лечения нейродегенеративных заболеваний. В перспективе такие разработки могут лечь в основу создания «искусственной жизни» — моделирования нервной системы простых организмов, что становится реалистичной задачей при использовании подобных моделей искусственных нейронов.
Автор исследует пересечение искусственного интеллекта и нейронаук: как машинное обучение помогает расшифровывать работу мозга, моделировать когнитивные процессы и создавать нейроинтерфейсы. В фокусе — применение ИИ в диагностике неврологических заболеваний, нейрореабилитации и изучении природы сознания. Доступно объясняет сложные технологии на стыке цифрового и разумного.
- Диодный блок (диодный мост, мостовой выпрямитель) — это электронное устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Это достигается за счёт направленного прохождения тока через диоды, которые пропускают ток только в одном направлении
- Нейропротезирование — направление в медицине, ориентированное на разработку и установку искусственных устройств, которые заменяют или дополняют утерянные функции нервной системы. Такие устройства называют нейронными протезами
- Нейрокомпьютер — это вычислительная система, в которой аппаратное и программное обеспечение оптимизировано для реализации алгоритмов решения задач на основе принципов работы нейронных сетей. Такие устройства имитируют работу человеческого мозга, используют принципы биологической нейросети и способны не только быстро обрабатывать данные, но и глубоко обучаться
- Нейродегенеративные заболевания — это группа расстройств центральной нервной системы, возникающих в результате прогрессирующего распада и гибели отдельных групп нейронов. При этом разрушаются не только сами нервные клетки, но и их связи (синапсы) и вспомогательные клетки (глия), что нарушает работу всей нервной сети
- ngSPICE — симулятор электронных схем общего назначения с открытым исходным кодом. Это преемник оригинального симулятора SPICE, впервые выпущенного в 1993 году
- Пирамидальные клетки (пирамидные нейроны) — основные возбудительные нейроны мозга млекопитающих. Также обнаруживаются у рыб, птиц, рептилий
- Интернейрон (вставочный, промежуточный нейрон) — нейрон, связанный только с другими нейронами. В отличие от двигательных нейронов, иннервирующих мышечные волокна, и сенсорных нейронов, преобразующих стимулы из внешней среды в электрические сигналы
- Ретикулярные элементы — так называют ретикулярную ткань (сетчатую ткань) — разновидность соединительной ткани
