Forskere ved EPFL i Sveits viser at nanoporer i bakterieproteinet aerolysin kan etterligne hjernens evne til å lære. Ved å endre ladede aminosyrer i porenes indre overflate bygde teamet 26 varianter som oppfører seg som elektriske porter. Funnene, publisert i Nature Nanotechnology 11. november 2025, peker mot ny bio-inspirert databehandling.

Hva har de funnet?

Teamet ledet av professorene Matteo Dal Peraro og Aleksandra Radenovic har undersøkt hvordan nanoporer i bakterieproteinet aerolysin leder ioner og molekyler gjennom cellemembraner. Slike porer er kjent fra bioteknologi, blant annet i DNA-sekvensering, men den underliggende mekanikken har lenge vært ufullstendig forstått.

Forskerne dokumenterer at disse porene kan etterligne synaptisk plastisitet – hjernens måte å lære på gjennom styrking og svekking av forbindelser – når de utsettes for bestemte elektriske signaler.

Slik gjorde de det

Gjennom en kombinasjon av eksperimenter, simuleringer og teoretisk modellering viste teamet at porene oppfører seg som elektriske porter. Ved systematisk å modifisere ladede aminosyrer langs den indre poroverflaten skapte forskerne 26 ulike lademønstre. Dette avdekket hvordan elektriske ladninger inne i poren styrer transporten av ioner.

• 26 designede nanopore-varianter med unike lademønstre
• Ladningsmønstre kontrollerer ioneflyt gjennom poren
• Kombinert bruk av eksperimenter, simuleringer og teori

Hjernens læring – i en nanopore

Det mest oppsiktsvekkende funnet er at porene kan «lære» av de signalene de utsettes for. Når forskerne sendte vekslende spenningssignaler gjennom porene, observerte de to nøkkelfenomener: rektifisering, der ionestrømmen endres med spenningsretningen, og gating, der strømmen plutselig stopper.

Sammen etterligner disse responsene synaptisk plastisitet – samme prinsipp som ligger bak læring i hjernen.

Hvorfor dette betyr noe

Oppdagelsen åpner for å skreddersy nanoporer til ulike formål. Forskerne peker på to umiddelbare løp:

• Utforming som minimerer uønsket blokkering i sensorapplikasjoner.
• Bevisst utnyttelse av blokkerings- og læringsegenskaper i bio-inspirert databehandling.

Visjonene strekker seg til ion-baserte prosessorer som kan utnytte molekylær «læring» til nye former for databehandling.

Kontekst og kilder

Nanoporer har lenge vært brukt i bioteknologi, blant annet i DNA-sekvensering, men hvordan de fungerer i detalj har vært uklart. Resultatene fra EPFL viser at biologi og teknologi glir over i hverandre – naturens løsninger kan bli nøkkelen til neste generasjon datamaskiner.

Konklusjon: Ved å kartlegge og designe ladningsmønstre i bakterielle nanoporer har EPFL-forskere vist hvordan porene kan etterligne hjernens læring. Neste steg blir å utnytte denne molekylære plastisiteten for enten mer robuste sensorer eller nye ion-baserte beregningssystemer.