Para insinyur di University of Massachusetts Amherst berhasil menciptakan neuron buatan yang sangat mirip dengan neuron biologis dalam ukuran, penggunaan energi, kekuatan sinyal, dan respons terhadap zat kimia, sebagaimana dilansir dari New Atlas. Inti terobosan ini adalah penggunaan memristor (resistor dengan memori) yang dibuat dari protein nanowire bakteri Geobacter sulfurreducens.
Nanowire tersebut menghantarkan listrik sehingga memristor dapat beroperasi pada tegangan sangat rendah, sekitar 0,06 volt, dan arus sekitar 1,7 nanoampere, level yang sebanding dengan neuron alami; sebelumnya neuron buatan membutuhkan tegangan sepuluh kali lebih besar dan energi seratus kali lebih banyak.
Untuk meniru dinamika sinyal neuron, memristor dipasang dalam rangkaian resistor-kapasitor yang meniru empat fase dasar aktivitas neuron: integrasi muatan berupa penumpukan lambat sebelum neuron “menembak”, depolarisasi yang cepat sebagai lonjakan sinyal, repolarisasi untuk kembali ke keadaan istirahat, dan masa refrakter sebagai jeda singkat sebelum siklus berikutnya. Desain rangkaian ini memungkinkan neuron buatan meniru pola waktu dan bentuk pulsa listrik yang menjadi ciri komunikasi saraf biologis.
Para peneliti juga menambahkan sensor kimia yang mampu mendeteksi ion natrium dan neurotransmiter dopamin. Sensor ini mengubah karakter listrik rangkaian sesuai dengan konsentrasi zat yang terdeteksi, meniru mekanisme neuromodulasi di otak di mana zat kimia mengubah respons dan excitabilitas neuron. Kemampuan ini memungkinkan neuron buatan bereaksi bukan hanya terhadap rangsang listrik tetapi juga terhadap sinyal kimiawi yang penting dalam fungsi jaringan saraf hidup.
Dalam pengujian awal, neuron buatan dihubungkan dengan sel otot jantung manusia dan berhasil mendeteksi perubahan aktivitas sel jantung saat dipaparkan norepinefrin. Hasil ini menunjukkan kemampuan sistem untuk membaca dan menafsirkan sinyal biologis secara real time, membuka kemungkinan penggunaan sebagai jembatan komunikasi antara perangkat elektronik dan jaringan hidup.
Meski masih dalam tahap prototipe dan pengujian laboratorium, teknologi ini membuka berbagai aplikasi masa depan: memperbaiki atau mengganti rangkaian otak yang rusak, meningkatkan antarmuka otak-komputer agar lebih sensitif dan hemat energi, serta menjadi sensor pemantau kesehatan sel dan respons obat secara langsung.
Langkah berikutnya bagi tim peneliti adalah mengintegrasikan neuron buatan ini ke jaringan hidup yang lebih kompleks untuk menguji stabilitas, kompatibilitas jangka panjang, dan keamanan. Jika berhasil, teknologi bioelektronika ini dapat membawa perpaduan komputer dan biologi lebih dekat ke antarmuka yang menyatu alami dengan tubuh manusia.
