वैज्ञानिकों ने जीवित मस्तिष्क से संवाद करने में सक्षम 'प्रिंटेड न्यूरॉन्स' बनाए: न्यूरोइंटरफेस के क्षेत्र में बड़ी सफलता

अमेरिका के नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के इंजीनियरों ने ऐसे कृत्रिम न्यूरॉन्स विकसित किए हैं, जो जीवित मस्तिष्क कोशिकाओं के साथ सफलतापूर्वक संपर्क स्थापित करते हैं। इस शोध के परिणाम प्रतिष्ठित पत्रिका 'नेचर नैनोटेक्नोलॉजी' (Nature Nanotechnology) में प्रकाशित हुए हैं।

क्या बनाया गया है

ये नए उपकरण वास्तव में कृत्रिम न्यूरॉन्स हैं, जिन्हें एरोसोल जेट प्रिंटिंग तकनीक की मदद से तैयार किया गया है। इस तकनीक के तहत एक लचीले पॉलीमर आधार के सटीक हिस्सों पर 'इलेक्ट्रॉनिक स्याही'—विद्युत सर्किट प्रिंट करने के लिए उपयोग की जाने वाली विशेष सामग्री—की परतें चढ़ाई जाती हैं। इसके परिणामस्वरूप, ये उपकरण काफी कोमल होते हैं और इनके गुण जैविक ऊतकों के काफी करीब होते हैं।

इस विकास की मुख्य विशेषता जटिल विद्युत संकेत उत्पन्न करने की क्षमता है, जो वास्तविक न्यूरॉन्स द्वारा उपयोग किए जाने वाले संकेतों के समान होते हैं। सरल पल्स बनाने वाले अधिकांश कृत्रिम विकल्पों के विपरीत, ये नए न्यूरॉन्स विभिन्न प्रकार की गतिविधियों को दोहरा सकते हैं: जैसे कि एकल स्पाइक्स, संकेतों की श्रृंखला और रुक-रुक कर होने वाले पैटर्न।

यह कैसे काम करता है

वैज्ञानिकों ने पॉलीमर की एक खास विशेषता को अपने लाभ के लिए इस्तेमाल किया। आमतौर पर न्यूरोमॉर्फिक प्रणालियों में इस सामग्री को हटा दिया जाता है क्योंकि यह विद्युत प्रवाह में बाधा उत्पन्न करती है। इस मामले में, पॉलीमर को आंशिक रूप से विघटित किया गया है, और करंट प्रवाहित करने पर यह असमान रूप से नष्ट होना जारी रहता है। नतीजतन, एक संकीर्ण प्रवाहकीय मार्ग बनता है, जो एक वास्तविक न्यूरॉन के कार्य की तरह ही तीव्र विद्युत प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है।

प्रभावशीलता का प्रमाण

जीवित ऊतक के साथ कृत्रिम न्यूरॉन्स की कार्यक्षमता जाँचने के लिए, शोधकर्ताओं ने चूहों के सेरिबेलम के स्लाइस पर उनका परीक्षण किया। कृत्रिम न्यूरॉन्स से निकलने वाले विद्युत संकेतों ने वास्तविक न्यूरॉन्स में वैसी ही प्रतिक्रिया पैदा की—ये न केवल समय के मामले में, बल्कि पल्स के आकार के मामले में भी मेल खाते थे। इसका अर्थ है कि ये उपकरण वास्तव में न्यूरल सर्किट की गतिविधि को सक्रिय करने में सक्षम हैं।

तकनीक के लाभ

ये प्रिंटेड न्यूरॉन्स उच्च ऊर्जा दक्षता के मामले में अद्वितीय हैं। संकेतों की विविधता के कारण, ऐसा एक न्यूरॉन आधुनिक कंप्यूटिंग प्रणालियों के सामान्य कृत्रिम न्यूरॉन्स की तुलना में अधिक जानकारी कोड करने में सक्षम है। यह विशाल कंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता वाले नवीनतम एआई मॉडलों की तुलना में आवश्यक घटकों की संख्या और ऊर्जा की खपत को काफी कम कर देता है।

प्रिंटिंग तकनीक कचरे की मात्रा को भी कम करती है, क्योंकि सामग्री केवल वहीं लगाई जाती है जहाँ उसकी आवश्यकता होती है। इसके अलावा, ये उपकरण अपेक्षाकृत किफायती और निर्माण में सरल हैं।

भविष्य के अनुप्रयोग

इस कार्य के लेखकों का मानना है कि प्रिंटेड न्यूरॉन्स निम्नलिखित क्षेत्रों के लिए आधार बन सकते हैं:

• नए न्यूरोइंटरफेस;
• सुनने, देखने या शारीरिक गतिशीलता को बहाल करने के लिए न्यूरोप्रोस्थेटिक्स;
• मानव मस्तिष्क के सिद्धांतों पर आधारित कंप्यूटिंग सिस्टम।

न्यूरॉन्स के साथ सीधे संवाद करने में सक्षम तकनीकें जीवित ऊतकों और इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के बीच के अंतर को कम कर सकती हैं। ये उपकरण शरीर के लिए बाहरी तत्व के बजाय तंत्रिका तंत्र के एक विस्तार के रूप में कार्य करेंगे। इससे तंत्रिका संबंधी रोगों के उपचार और शरीर के कार्यों की बहाली के प्रति आधुनिक दृष्टिकोण पूरी तरह बदल जाएगा।

नए न्यूरॉन एकल तत्व के स्तर पर अधिक जानकारी कोड करने में सक्षम हैं, जिससे संभावित रूप से सिस्टम के कुल घटकों की संख्या कम हो जाती है। यह अधिक कॉम्पैक्ट और सस्ते उपकरणों का मार्ग प्रशस्त करता है। यदि इस तकनीक का विस्तार होता है, तो जटिल कंप्यूटिंग छोटे व्यवसायों और चिकित्सा क्षेत्र के लिए अधिक सुलभ हो सकती है। इसके परिणामस्वरूप, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस बड़ी तकनीकी कंपनियों के दायरे से बाहर तेजी से फैल सकता है।

संदर्भ: यह अभी क्यों महत्वपूर्ण है

आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस को अब और अधिक ऊर्जा की आवश्यकता पड़ रही है: डेटा और मॉडलों की वृद्धि से डेटा केंद्रों, उनके कूलिंग सिस्टम और पावर ग्रिड पर बोझ बढ़ रहा है। यह न केवल एक तकनीकी चुनौती है, बल्कि एक गंभीर पर्यावरणीय समस्या भी बनती जा रही है।

पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स में, ट्रांजिस्टर की संख्या बढ़ाकर और चिप आर्किटेक्चर को बेहतर बनाकर ऊर्जा दक्षता बढ़ाई जाती है, लेकिन यह दृष्टिकोण अब अपनी भौतिक और आर्थिक सीमाओं तक पहुँच रहा है। वैज्ञानिक अब जैविक मस्तिष्क से प्रेरित होकर विकल्प तलाश रहे हैं—जो दुनिया के सबसे ऊर्जा-कुशल कंप्यूटिंग उपकरणों में से एक है और न्यूनतम बिजली की खपत पर जटिल डेटा को संसाधित कर सकता है। इलेक्ट्रॉनिक्स में मस्तिष्क के कार्य सिद्धांतों को दोहराने की इसी कोशिश को न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग कहा जाता है।

इस तरह के दृष्टिकोण अब प्रयोगशालाओं की सीमाओं से बाहर निकल रहे हैं। फरवरी 2026 में टेक्सास में एक केंद्र खोला गया, जहाँ गणना के लिए न्यूरॉन्स की कार्यप्रणाली की नकल करने वाले सिस्टम का उपयोग किया जाता है।

यह विकास बायोइंजीनियरिंग, इलेक्ट्रॉनिक्स और न्यूरोसाइंस की उपलब्धियों को जोड़ते हुए, न्यूरोइंटरफेस और अगली पीढ़ी की ऊर्जा-कुशल कंप्यूटिंग के विकास में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर साबित होगा।