تقلید تراشه ای الکترونیکی از مغز برای ثبت خاطرات در فلش

مهندسان مغز انسان را تقلید می‌کنند! این تقلید با استفاده از یک تراشه الکترونیکی است که از نور برای ایجاد و اصلاح خاطرات استفاده می‌شود.

محققان دانشگاه RMLT از ابزار نوظهور در بیوتکنولوژی (مثل optogenetics *نورشناسی) برای ایجاد دستگاهی که راه ذخیره و کاهش اطلاعات در مغز را تکثیر می‌دهد (عیناً بازسازی می‌کند) الهام گرفتند.

Optogenetic(ژنتیک نوری) به دانشمندان اجازه می‌دهد تا در سیستم الکتریکی بدن با دقتی باورنکردنی کاوش و بررسی کنند، و به‌منظور خاموش و روشن کردن نورون‌ها با استفاده از نور آن‌ها را دست‌کاری کنند. این تراشه جدید بر پایه ماده‌ی بسیار ظریفی است که مقاومت الکتریکی را در پاسخ به طول‌موج‌های مختلف نور تغییر می‌دهد؛ و درنهایت قادر خواهد بود، راه‌هایی را که نورون‌ها برای ذخیره و حذف اطلاعات در مغز به کار می‌برند، تقلید کنند. دکتر سوئت والی، مدیر بخش تحقیقات، گفت که این فناوری ما را نسبت به هوش مصنوعی (AI) که می‌تواند عملکرد پیچیده مغز را مهار کند، نزدیک‌تر می‌کند. وی گفت: “تراشه الهام گرفته از optogenetically(ژنتیک نوری) یک تقلید اساسی زیستی از بهترین کامپیوتر طبیعی یعنی مغز انسان است. توانایی ذخیره، حذف و پردازش اطلاعات برای محاسبات حیاتی است و مغز این کار را بسیار موثرو با کارایی بالا انجام می‌دهد. ما قادر به شبیه‌سازی تقریبی عصب مغز با تاباندن رنگ‌های مختلف بر روی تراشه هستیم. این تکنولوژی ما را در مسیری به‌سوی محاسبات مبتنی بر نور، سریع و کارآمد و امن قرار می‌دهد. همچنین برای ما یک گام مهم برای تحقق یک مغز بیونیک (زیست سازه مصنوعی) را به ارمغان می‌آورد – یک مغز بر روی یک چیپ که می‌تواند از محیط‌زیست خود یاد بگیرد درست مثل انسان‌ها“.

دکتر Taimur Ahmed، بیان کرد که توانایی تکرار رفتار عصبی بر روی یک تراشه مصنوعی، فکری هیجان‌انگیز برای تحقیق در تمام بخش‌ها است و این فنّاوری فرصت‌های زیادی برای محققانی فراهم می‌کند که جهت درک بهتر مغز و اینکه چگونه از اختلالاتی که مانع ارتباطات عصبی مانند بیماری آلزایمر و زوال عقل می‌شود، بکار برده می‌شود.

محققان از گروه تحقیقاتی مایکروسافت و سیستم تحقیقاتی RMIT نشان داده‌اند که این تراشه می‌تواند پردازش اطلاعات انجام دهد. این فناوری با طراحی تحقیقاتی Micro Nano در RMIT و هم‌چنین با فنّاوری موجود در الکترونیک سازگار است و علاوه بران در یک پلتفرم انعطاف‌پذیر برای یکپارچه‌سازی در الکترونیک پوشیدنی نشان داده‌شده است.

این تراشه چگونه کار می‌کند:

اتصالات عصبی در مغز از طریق امواج الکتریکی اتفاق می‌افتد. هنگامی‌که جرقه‌های کوچک انرژی به یک آستانه معینی از ولتاژ می‌رسند، نورون‌ها باهم ارتباط برقرار می‌کنند, اینجاست که شما شروع به ایجاد یک حافظه کرده‌اید.

در این تراشه، از نور برای تولید جریان فوتونی استفاده می‌شود. سوئیچینگ (جایجایی) بین رنگ‌ها باعث می‌شود جریان به جهت معکوس از مثبت به منفی باشد. این تغییر جهت یا تغییر قطبی معادل پیوستن و شکستن اتصالات عصبی است، درواقع مکانیسمی که باعث می‌شود تا نورون‌ها به اتصال (فراهم آوردن شرایط یادگیری) یا مهار (فراموشی) شوند؛ که به روش optogenetics (ژنتیک نوری) شبیه است، تغییر نور ناشی از خودشان باعث می‌شود روشن یا خاموش شوند، درواقع باعث فعال یا مهار اتصالات به نورون بعدی در زنجیره می‌شوند. محققان برای توسعه این فناوری، از ماده‌ای به نام فسفر سیاه (BP) استفاده کردند که در طبیعت به‌طور ذاتی به مقدار کم وجود دارد. این معمولاً یک مشکل برای optoelectronics است، اما با مهندسی دقیق محققان توانستند نقص‌ها را برای ایجاد قابلیت‌های جدید مهار کنند.

مترجم: زهرا خاوری

منبع:

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190716103408.htm