هیدروژل در قابلیت به خاطر‌سپردن و فراموش‌کردن از مغز انسان تقلید می‌کند.

محققان دانشگاه هوکایدو یک ماده نرم و مرطوب را پیدا کرده‌اند که می‌تواند دقیقاً مانند مغز انسان اطلاعات را به خاطر‌ بسپارد، بازیابی کند و فراموش نماید.

مغز انسان چیزهایی را می‌آموزد، اما تمایل دارد وقتی اطلاعات دیگر مهم نیست، آنها را فراموش کند. بازآفرینی این فرآیندِ حافظه‌ای پویا در مواد ساخت دست بشر یک چالش است. محققان دانشگاه هوکایدو اکنون صحبت از هیدروژلی می‌کنند که که از عملکرد حافظه‌ا‌ی پویای مغز تقلید می‌کند: رمزگذاری اطلاعاتی که بسته به شدت خاطره با گذر زمان کم‌رنگ می‌شوند.

هیدروژل‌ها مواد انعطاف‌پذیری هستند که از درصد زیادی آب تشکیل می‌شوند - در این حالت حدود 45٪ - به همراه سایر مواد شیمیایی که ساختاری داربست‌مانند را برای مهار آب فراهم می‌آورند. پروفسور جیان پینگ گونگ، استادیار کونپنگ کوی و دانشجویان و همکارانشان در دانشگاه هوکایدو (WPI-ICReDD) به دنبال طراحی و ساخت هیدروژل‌هایی هستند که بتوانند عملکردهای بیولوژیکی را ارائه‌دهند.

گونگ می‌گوید: "هیدروژل‌ها کاندیدایی فوق‌العاده برای تقلید از عملکردهای بیولوژیکی هستند زیرا مانند بافت‌ها نرم و مرطوب هستند. ما هیجان‌زده می‌شویم که چگونه هیدروژل‌ها می‌توانند برخی از عملکردهای حافظه‌ی بافت مغز را تقلید کنند."

در این مطالعه، محققان یک هیدروژل نازک را بین دو صفحه پلاستیکی قرار دادند. صفحه‌ی بالا دارای یک شکل یا حرف بریده شده بود و فقط آن قسمت از هیدروژل در معرض هوا قرار می‌گرفت. آنها ابتدا ژل را در یک حمام آب سرد قرار دادند تا تعادل برقرار شود. سپس ژل را به حمام گرم منتقل کردند. ژل آب را به درون ساختار خود جذب كرده و باعث تورمش، اما فقط در ناحیه‌ی بدون پوشش می‌شود. این فرآیند به نوعی الگو را، که مانند بخشی از اطلاعات است، روی ژل چاپ می‌کرد. هنگامی که ژل دوباره به حمام آب سرد منتقل می‌شد، منطقه‌ی بدون پوشش حالت مات و کدر به خود می‌گرفت و اطلاعات ذخیره شده را به دلیل آنچه که آنها " structure frustration " می‌نامند ، نمایان می‌ساخت. در دماهای سرد، هیدروژل بتدریج در حال خرد‌شدن بود و آب جذب شده در خود را آزاد می‌کرد. الگو کم‌کم محو می‌شد. هرچه ژل بیشتر در آب گرم باقی می‌ماند، اثر چاپی تیره‌تر می‌شد، بنابراین مدت زمان بیشتری طول می‌کشید تا محو شده یا فراموش گردد. این تیم همچنین نشان‌داد که دمای گرمتر باعث تقویت خاطرات می‌شود.

کوی می‌گوید: "این شبیه انسان است. هرچه مدت بیشتر برای یادگیری چیزی صرف کنید یا محرک‌های احساسی قوی‌تری وجود داشته باشند، فراموش‌کردن طولانی‌تر می‌شود."

این تیم نشان داد که حافظه موجود در هیدروژل در برابر نوسان دما و کشش بدنی بزرگ پایدار است. جالب‌تر اینکه، فرایندهای فراموشی را می‌توان با تنظیم زمان یادگیری حرارتی یا دما برنامه‌ریزی کرد. به عنوان مثال، وقتی آنها زمان یادگیری مختلفی را برای هر حرف "GEL" اعمال می‌کردند، حرف‌ها به صورت متوالی ناپدید می‌شدند.

این تیم از موادی حاوی هیدروژل به نام پلی آمپول یا ژل PA استفاده کردند. رفتار به خاطر‌سپردن و فراموشی بر اساس جذب سریع آب و رهایی آهسته‌ی آن حاصل می‌شود، که توسط پیوندهای پویا در هیدروژل ها ممکن می‌شود. گونگ می‌گوید: "این رویکرد باید برای انواع هیدروژل‌ها با پیوندهای فیزیکی کار کند."

کوی افزود: "سیستم حافظه شبیه به مغز هیدروژل برای برخی از کاربرد‌ها، مانند ناپدید‌کردن پیام‌ها به دلایل امنیتی، می‌تواند مورد بررسی قرار‌گیرد!"

منبع: ساینس دیلی