Имитация высвобождения нейромедиаторов в химических синапсах посредством управления гистерезисом в транзисторах на основе MoS₂

Высвобождение нейромедиаторов в химических синапсах лежит в основе разнообразных функций мозга, таких как двигательная активность, обучение, когнитивная деятельность, эмоции, восприятие и сознание. Кроме того, нарушения функционирования или аномальное высвобождение нейромедиаторов связаны с многочисленными неврологическими расстройствами, включая эпилепсию, склероз, шизофрению, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Мы использовали управление гистерезисом в полевом транзисторе (FET) на основе MoS₂ с тыльным затвором, чтобы имитировать динамику высвобождения нейромедиаторов в химических синапсах. В ходе эксперимента были точно воспроизведены все три ключевые особенности высвобождения нейромедиаторов: квантовый, стохастический и возбуждающий или тормозный характер. Мы также имитировали важное явление, называемое долговременной потенциацией (LTP), которое лежит в основе человеческой памяти. Наконец, мы продемонстрировали, как управлять длительностью LTP, эксплуатируя MoS₂ FET в различных режимах. Наши результаты могут стать важным компонентом при разработке интеллектуальных машин нового поколения, подобных человеку, и интерфейсов «человек—машина».