Forskere skaber fungerende synapse ved hjælp af kulstofnanorør

Ingeniørforskere University of Southern California har gjort et betydeligt gennembrud i brugen af ​​nanoteknologier til konstruktion af en syntetisk hjerne. De har bygget et carbon nanorør synaps kredsløb, hvis adfærd i test gengiver funktionen af ​​et neuron, hjernens byggesten.

Holdet, som blev ledet af professor Alice Parker og professor Chongwu Zhou i USC Viterbi Engineering School Ming Hsieh Institut for Elektroteknik, brugte en tværfaglig tilgang, der kombinerede kredsløbsdesign med nanoteknologi til at løse det komplekse problem med at fange hjernefunktion.

I et papir, der blev offentliggjort under proceduren i IEEE/NIH 2011 Life Science Systems and Applications Workshop i april 2011, Viterbi -teamet forklarede, hvordan de var i stand til at bruge carbon nanorør til at skabe en synapse.

Carbon nanorør er molekylære kulstofstrukturer, der er ekstremt små, med en diameter en million gange mindre end et blyantspids. Disse nanorør kan bruges i elektroniske kredsløb, fungerer som metalliske ledere eller halvledere.

"Dette er et nødvendigt første skridt i processen, "sagde Parker, der begyndte at se på muligheden for at udvikle en syntetisk hjerne i 2006. "Vi ville besvare spørgsmålet:Kan du bygge et kredsløb, der ville fungere som en neuron? Det næste trin er endnu mere komplekst. Hvordan kan vi bygge strukturer ud af disse kredsløb, der efterligner hjernens funktion, som har 100 milliarder neuroner og 10, 000 synapser pr. Neuron? "

Parker understregede, at den faktiske udvikling af en syntetisk hjerne, eller endda et funktionelt hjerneområde er årtier væk, og hun sagde den næste forhindring for forskningen om centrifugering af hjernens plasticitet i kredsløbene.

Den menneskelige hjerne producerer løbende nye neuroner, skaber nye forbindelser og tilpasser sig gennem hele livet, og at skabe denne proces gennem analoge kredsløb vil være en monumental opgave, ifølge Parker.

Hun mener, at den igangværende forskning for at forstå processen med menneskelig intelligens kan have langsigtede konsekvenser for alt fra udvikling af proteser nanoteknologi, der ville helbrede traumatiske hjerneskader til udvikling af intelligent, sikre biler, der ville beskytte chaufførerne på fede nye måder.

For Jonathan Joshi, en USC Viterbi Ph.D. studerende, der er medforfatter af papiret, den tværfaglige tilgang til problemet var nøglen til de første fremskridt. Joshi sagde, at arbejdet med Zhou og hans gruppe af nanoteknologiforskere gav den ideelle dynamik inden for kredsløbsteknologi og nanoteknologi.

"Den tværfaglige tilgang er den eneste tilgang, der vil føre til en løsning. Vi har brug for mere end én type ingeniører, der arbejder på denne løsning, "sagde Joshi." Vi bør konstant være på udkig efter nye teknologier til at løse dette problem. "