Eine wegweisende Studie zeigt, dass ein Hydrogel lernen und sich im Spielen von Pong verbessern kann, was komplexe adaptive Verhaltensweisen zeigt. Dieses Material konnte auch erfolgreich Herzgewerberhythmen imitieren und bietet damit ein mögliches Modell für die kardiale Forschung, das die Abhängigkeit von Tierversuchen verringern könnte. Die Forscher, angeführt von Dr. Yoshikatsu Hayashi von der Universität Reading, entwickelten ein Hydrogel, das lernen kann, das Spiel Pong zu spielen, und zeigten, dass selbst einfache Materialien adaptive Verhaltensweisen aufweisen können, die denen lebender Systeme ähneln. Die Studie wurde am 22. August in Cell Reports Physical Science veröffentlicht.
Das Hydrogel, das an einen Computer angeschlossen wurde, zeigte eine verbesserte Leistung im Laufe der Zeit und konnte das Spiel Pong spielen. Die Forscher gehen davon aus, dass diese Lernverhalten durch die Bewegung geladener Partikel im Hydrogel als Reaktion auf elektrische Stimulation entstehen und eine Art “Gedächtnis” im Material selbst schaffen. Dies könnte neue Möglichkeiten für die Entwicklung von “intelligenten” Materialien eröffnen, die lernen und sich an ihre Umgebung anpassen können.
In einer weiteren Studie konnten die Forscher einen anderen Hydrogel zeigen, wie es im Rhythmus mit einem externen Schrittmacher schlägt, was erstmals mit einem Material außerhalb von lebenden Zellen erreicht wurde. Sie entdeckten, dass durch Anwendung zyklischer Kompressionen auf das Gel seine chemischen Schwingungen mit dem mechanischen Rhythmus synchronisiert werden konnten, und das Gel behielt eine Erinnerung an dieses trainierte Schlagen sogar nachdem der mechanische Schrittmacher gestoppt wurde. Diese Ergebnisse könnten neue Wege zur Untersuchung von Herzarrhythmien bieten und den Einsatz von Tieren in medizinischen Studien reduzieren.
Beide Projekte wurden vom Engineering and Physical Sciences Research Council finanziell unterstützt und könnten weitreichende Auswirkungen auf verschiedene Bereiche wie die Entwicklung von Prothesen, Umweltsensoren und adaptiven Materialien haben. Zukünftige Untersuchungen werden sich darauf konzentrieren, komplexere Verhaltensweisen zu entwickeln und potenzielle Anwendungen in der realen Welt zu erforschen, einschließlich der Entwicklung alternativer Labormodelle für die vorantreibende kardiale Forschung und die Verringerung des Einsatzes von Tieren in medizinischen Studien.