I ricercatori dell'Università di Hokkaido hanno scoperto un materiale morbido e umido in grado di memorizzare, recuperare, e dimenticare le informazioni, proprio come il cervello umano. Riportano i loro risultati sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ).

Il cervello umano impara le cose, ma tende a dimenticarli quando l'informazione non è più importante. Ricreare questo processo di memoria dinamica in materiali artificiali è stata una sfida. I ricercatori dell'Università di Hokkaido ora segnalano un idrogel che imita la funzione di memoria dinamica del cervello:codifica di informazioni che svaniscono con il tempo a seconda dell'intensità della memoria.

Gli idrogel sono materiali flessibili composti da una grande percentuale di acqua, in questo caso circa il 45%, insieme ad altre sostanze chimiche che forniscono una struttura simile a un'impalcatura per contenere l'acqua. Professor Jian Ping Gong, L'assistente professore Kunpeng Cui e i loro studenti e colleghi dell'Istituto per la progettazione e la scoperta di reazioni chimiche (WPI-ICReDD) dell'Università di Hokkaido stanno cercando di sviluppare idrogel in grado di svolgere funzioni biologiche.

"Gli idrogel sono ottimi candidati per imitare le funzioni biologiche perché sono morbidi e umidi come i tessuti umani, " dice Gong. "Siamo entusiasti di dimostrare come gli idrogel possono imitare alcune delle funzioni di memoria del tessuto cerebrale".

In questo studio, i ricercatori hanno posizionato un sottile idrogel tra due piastre di plastica; il piatto superiore aveva una forma o lettere ritagliate, lasciando esposta solo quell'area dell'idrogel. Per esempio, i modelli includevano un aeroplano e la parola "GEL". Inizialmente hanno messo il gel in un bagno di acqua fredda per stabilire l'equilibrio. Quindi hanno spostato il gel in un bagno caldo. Il gel ha assorbito acqua nella sua struttura provocando un rigonfiamento, ma solo nella zona esposta. Questo ha impresso il modello, che è come un'informazione, sul gel. Quando il gel è stato riportato nel bagno di acqua fredda, l'area esposta è diventata opaca, rendere visibili le informazioni memorizzate, a causa di ciò che chiamano "frustrazione strutturale". Alla temperatura fredda, l'idrogel si è gradualmente ridotto, liberando l'acqua che aveva assorbito. Il modello svanì lentamente. Più a lungo il gel è stato lasciato nell'acqua calda, più scura o più intensa sarebbe l'impronta, e quindi più tempo ci è voluto per sbiadire o "dimenticare" l'informazione. Il team ha anche mostrato che le temperature più calde hanno intensificato i ricordi.

"Questo è simile agli umani, " dice Cui. "Più tempo passi a imparare qualcosa o più forti sono gli stimoli emotivi, più tempo ci vuole per dimenticarlo."

Il team ha dimostrato che la memoria stabilita nell'idrogel è stabile contro le fluttuazioni di temperatura e il grande allungamento fisico. Più interessante, i processi di dimenticanza possono essere programmati regolando il tempo di apprendimento termico o la temperatura. Per esempio, quando hanno applicato tempi di apprendimento diversi a ciascuna lettera di "GEL, " le lettere scomparvero in sequenza.

Il team ha utilizzato un idrogel contenente materiali chiamati polianfoliti o gel PA. Il comportamento di memorizzazione-dimenticanza si ottiene sulla base di un rapido assorbimento dell'acqua e di un lento rilascio dell'acqua, che è reso possibile dai legami dinamici negli idrogeli. "Questo approccio dovrebbe funzionare per una varietà di idrogel con legami fisici, "dice Gong.

"Il sistema di memoria simile al cervello dell'idrogel potrebbe essere esplorato per alcune applicazioni, come messaggi che scompaiono per sicurezza, " Ha aggiunto Cui.