Harvard araştırmacıları, 4.096 mikrodol elektrot dizisi ile dolu bir tamamlayıcı metal oksit yarı iletken (CMOS) çipi inşa ederek birkaç nöral hücre boyunca elektriksel aktiviteyi kaydetmelerine izin verdiler. Nature Journal’a göre, ekibin 2.000 sıçan nöronunu çizmesini ve aralarında 70.000’den fazla bağlantıyı haritalamasını sağladı, çip her bir bağlantı arasındaki sinyal gücünü ölçebilir ve bunlara gönderilen sinyal türünü karakterize edebilir.
Bu, bilim adamlarının beyin içindeki nöral bağlantıların her detayını doğru bir şekilde eşleyebilecekleri nöronal araştırmalarda büyük bir ilerleme. Şu anda, elektron mikroskopisi bu sinaptik bağlantıları görselleştirebilir, ancak bunların karşısındaki sinyalleri ölçüp kaydedemez. Başka bir teknik-patch-clamp elektrotu-araştırmacıların en ince nöral sinyalleri bile doğru bir şekilde kaydetmelerini sağlar. Bununla birlikte, bu teknik sadece bir avuç hücrede ölçülür ve çok sayıda nöronun incelenmesindeki etkinliğini sınırlar.
Yeni CMOS CHIP, araştırmacıların nispeten çok sayıda nöronun nasıl etkileşime girdiğini incelemelerini sağlar ve aktivitelerinin düşünme ve öğrenme gibi karmaşık zihinsel süreçlerle nasıl sonuçlandığını anlamalarını sağlar. Araştırmacılar, her mikro deliğin bir yama kelepçesi elektrotu gibi olduğunu söyledi; Bu nedenle, bu dizilerin 4.000’den fazlasını tek bir çipin içine ekleyerek, binlerce nöronu etkili bir şekilde izleyebildiler.
Araştırmacı Jun Wang, “Mikro deliği elektrotları, nöronların iç mekanlarına dikey nanonedle elektrotlardan daha iyi bir çift değil,” dedi. imalat. Bu erişilebilirlik, çalışmalarımızın bir diğer önemli özelliğidir. ”
Ekip, 4.096 mikroholü kullanarak 3.600’den fazla sıçan nöronunu başarılı bir şekilde izleyebildi – yaklaşık% 90 başarı oranı. Bundan ekip, 70.000’den fazla bağlantı kaydetmeyi başardı, bu da önceki 300 rekorundan 200 kat daha fazla. Tüm bu ilerlemelere rağmen, insan beynini haritalamaktan hala uzun bir yol var, ortalama 86 milyar ile nöronlar. Her bir nöronun ortalama 35 bağlantısı olduğunu varsayarsak, zihinlerimizin en az 3.010.000.000 sinaps bağlantısı olduğu anlamına gelir.
Sadece 2.000 nöral hücre ile bile, bu zaten büyük miktarda bilgi. “Büyük bir paralel hücre içi kaydı başardıktan sonra en büyük zorluklardan biri, ezici miktarda veri nasıl analiz edileceğiydi” dedi araştırmacı Donhee Ham. “O zamandan beri onlardan sinaptik bağlantılar hakkında bilgi edinmek için uzun bir yol kat ettik. Şimdi canlı bir beyinde dağıtılabilecek daha yeni bir tasarıma çalışıyoruz. ”
Ekip bunu yapmak ve her nöral bağlantının canlı bir beyinde nasıl çalıştığını haritalamada başarılı olursa, çeşitli teknolojik gelişmeler için kullanılabilir. Örneğin, AI eğitimine ve hatta daha verimli AI yongaları oluşturmak için uygulanabilir, bu da gigawatt elektrik gerektirmeden büyük hesaplama gücü elde etmemizi sağlar. Bilim adamları sinaps bağlantılarının nasıl ateşlendiğini (veya yanlış değil) nasıl anlayabildikleri ve zihnin algıladığını nasıl etkilediğini anlayabildiğinden, akıl sağlığı araştırmaları için de kullanılabilir.
