Hoja de ruta para sistemas neurom\u00f3rficos y neuroh\u00edbridos memristivos Cr\u00e9dito: Universidad Lobachevsky <\/p>\n
Cient\u00edficos de la Universidad Lobachevsky en colaboraci\u00f3n con sus colegas de Rusia, Italia, China y Estados Unidos han propuesto el concepto de un chip neuroh\u00edbrido memristivo para ser utilizado en biosensores compactos y neuropr\u00f3tesis. El concepto se basa en soluciones existentes y con visi\u00f3n de futuro en la uni\u00f3n de tecnolog\u00edas neuronales celulares y microflu\u00eddicas que hacen posible el crecimiento de una red neuronal viva espacialmente ordenada. En combinaci\u00f3n con tecnolog\u00edas compatibles con CMOS para crear matrices de microelectrodos y conjuntos de dispositivos memristivos, este enfoque integrado se utilizar\u00e1 para registrar, procesar y estimular la actividad bioel\u00e9ctrica en tiempo real. <\/p>\n
Seg\u00fan Alexey Mikhaylov, director del laboratorio del Instituto de Investigaci\u00f3n de F\u00edsica y Tecnolog\u00eda de la Universidad Lobachevsky, la interacci\u00f3n de diferentes subsistemas se organiza en un solo cristal (chip) y se controla mediante circuitos integrados de anal\u00f3gico a digital. . \u00abLa implementaci\u00f3n de un sistema microelectr\u00f3nico biocompatible, junto con el desarrollo de tecnolog\u00eda celular, proporcionar\u00e1 un gran avance en neuropr\u00f3tesis al ofrecer una importante ventaja competitiva: un sensor bioel\u00e9ctrico en miniatura basado en micro y nanoestructuras con la opci\u00f3n de almacenar y procesar se\u00f1ales en m\u00faltiples Las maneras, incluido el enfoque de avance y los bucles de retroalimentaci\u00f3n, pueden servir como una interfaz neuronal activa para el control y la gesti\u00f3n inteligentes de las estructuras neuronales.<\/p>\n
Este potencial (inalcanzable con el uso de arquitecturas de interfaz neuronal tradicionales) se puede ampliar a otros tipos de se\u00f1ales bioel\u00e9ctricas para registrar se\u00f1ales de actividad cerebral, card\u00edaca y muscular, as\u00ed como el estado de la piel utilizando sistemas port\u00e1tiles de diagn\u00f3stico y procesamiento de se\u00f1ales\u00bb, dice Mikhaylov.<\/p>\n
Desarrollar y fabricar neurointerfaces bidireccionales , los cient\u00edficos aplican actualmente circuitos electr\u00f3nicos complejos realizando modelos matem\u00e1ticos especiales y principios neurom\u00f3rficos s de procesamiento de la informaci\u00f3n. Dichos sistemas electr\u00f3nicos utilizan componentes tradicionales y no pueden cumplir con los requisitos de eficiencia energ\u00e9tica y compacidad para una interacci\u00f3n segura con cultivos vivos o tejidos en el mismo chip.<\/p>\n
\u00abLos memristores creados por cient\u00edficos de Rusia e Italia tienen la propiedad \u00fanica de memoria resistiva no lineal y son elementos prometedores para los sistemas de procesamiento de informaci\u00f3n anal\u00f3gica, incluidos aquellos con una estructura similar a la de una neurona. Tambi\u00e9n pueden servir como sensores de actividad electrofisiol\u00f3gica que realizan al mismo tiempo la funci\u00f3n de acumulaci\u00f3n y almacenamiento no vol\u00e1til de informaci\u00f3n \u00ab, se\u00f1ala Mikhaylov. .<\/p>\n
Una representaci\u00f3n esquem\u00e1tica del sistema neuroh\u00edbrido propuesto demuestra varias capas funcionales combinadas en un chip integrado con CMOS. La capa superior es una parte del sistema neuronal representado aqu\u00ed por un cultivo de c\u00e9lulas hipocampales disociadas cultivadas en una matriz de electrodos m\u00faltiples y ordenadas funcionalmente por un dise\u00f1o especial de canales de microfluidos.<\/p>\n
La capa de microelectrodos sirve para el registro extracelular y estimulaci\u00f3n de neuronas in vitro. Se implementa en las capas superiores de metalizaci\u00f3n de la capa CMOS junto con una serie de dispositivos memristivos.<\/p>\n
Chip neuroh\u00edbrido memristivo. Cr\u00e9dito: Universidad Lobachevsky <\/p>\n
\u00abLa tarea m\u00e1s simple que realizan los dispositivos memristivos es el procesamiento directo de la actividad de picos de la red biol\u00f3gica; sin embargo, las arquitecturas de redes neuronales de autoaprendizaje basadas en matrices memristivas de barras cruzadas totalmente conectadas se pueden dise\u00f1ar para la decodificaci\u00f3n adaptativa de las caracter\u00edsticas espaciotemporales de la actividad bioel\u00e9ctrica. La salida de esta red artificial se puede utilizar para controlar la red celular a trav\u00e9s de la modulaci\u00f3n gradual de la estimulaci\u00f3n extracelular de acuerdo con el protocolo dado. Circuitos anal\u00f3gicos y digitales para acceder y controlar la matriz multielectrodo y los dispositivos memristivos, amplificando, la generaci\u00f3n y transmisi\u00f3n de se\u00f1ales entre capas debe implementarse en la capa principal de CMOS\u00bb, explica Alexey Mikhaylov.<\/p>\n
Para crear un chip neuroh\u00edbrido, el dise\u00f1o colaborativo y la optimizaci\u00f3n de todos estos elementos a nivel de materiales, dispositivos, Se requerir\u00e1n arquitecturas y sistemas. Por supuesto, este trabajo debe estar a la altura del desarrollo de biotecnolog\u00edas y neurotecnolog\u00edas para abordar una serie de problemas relacionados principalmente con la biocompatibilidad, los efectos mec\u00e1nicos, la geometr\u00eda, la ubicaci\u00f3n y la miniaturizaci\u00f3n de microelectrodos y sondas, y tambi\u00e9n para abordar la reacci\u00f3n de los seres vivos. cultivo\/tejido en la interfaz con un subsistema electr\u00f3nico artificial.<\/p>\n
En palabras de Alexey Mikhaylov, el concepto revela la idea de crear un sistema de cerebro en chip perteneciente a una clase m\u00e1s general de sistemas neuroh\u00edbridos memristivos para la rob\u00f3tica de pr\u00f3xima generaci\u00f3n, la inteligencia artificial y la medicina personalizada.<\/p>\n
Para ilustrar los enfoques propuestos y los productos relacionados en una escala de tiempo previsible, se ha propuesto una hoja de ruta de sistemas neurom\u00f3rficos y neuroh\u00edbridos memristivos. El enfoque clave en la hoja de ruta ser\u00e1 el desarrollo y la comercializaci\u00f3n de hardware especializado utilizando la arquitectura y los principios de las redes neuronales biol\u00f3gicas para respaldar el desarrollo y la introducci\u00f3n masiva de inteligencia artificial, aprendizaje autom\u00e1tico, neuropr\u00f3tesis y tecnolog\u00edas de interfaz neuronal.<\/p>\n
\u00abSuponemos que la hoja de ruta tuvo su punto de partida en 2008, justo cuando la ola actual de inter\u00e9s en los memristores estaba en marcha, y esta hoja de ruta incluye investigaci\u00f3n y desarrollo continuos en amplias \u00e1reas de neurobiolog\u00eda y neurofisiolog\u00eda\u00bb, comenta Alexey Mikhaylov.<\/p>\n
Los investigadores prev\u00e9n los siguientes nichos de productos en la hoja de ruta en diferentes etapas del trabajo en esta direcci\u00f3n: dispositivos inform\u00e1ticos neurom\u00f3rficos; interfaces neuronales no invasivas; neuroimplantes, neuropr\u00f3tesis e interfaces neuronales invasivas, etc.<\/p>\n
\u00abLas propiedades \u00fanicas de los dispositivos memristivos determinan su importancia cr\u00edtica en el desarrollo de sistemas neurom\u00f3rficos y neuroh\u00edbridos aplicados para dispositivos de neurocomputaci\u00f3n, interfaces cerebro-computadora y neuropr\u00f3tesis. Estas \u00e1reas tomar\u00e1 una parte significativa del mercado mundial de alta tecnolog\u00eda por un valor de billones de d\u00f3lares para 2030, dada la velocidad de desarrollo e implementaci\u00f3n de tecnolog\u00edas de inteligencia artificial, Internet de las cosas, tecnolog\u00edas de \u00abbig data\u00bb y \u00abciudad inteligente\u00bb, rob\u00f3tica y en el neuropr\u00f3tesis de futuro cercano y correcci\u00f3n\/apoyo\/mejora instrumental de las capacidades cognitivas humanas\u00bb, concluye Mikhaylov. <\/p>\n
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Una estructura optimizada de dispositivo memristivo para sistemas inform\u00e1ticos neurom\u00f3rficos M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Alexey Mikhaylov et al, Neurohybrid Memristive CMOS-Integrated Systems for Biosensors and Neuroprosthetics, Frontiers in Neuroscience (2020) ). DOI: 10.3389\/fnins.2020.00358 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Frontiers in Neuroscience <\/p>\n Proporcionado por la Universidad Lobachevsky Cita<\/strong>: El concepto de crear un ‘cerebro en un chip ‘reveled (2020, 28 de mayo) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https:\/\/medicalxpress.com\/news\/2020-05-concept-brain-on-a-chip-revealed.html Este documento est\u00e1 sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigaci\u00f3n privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona \u00fanicamente con fines informativos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Hoja de ruta para sistemas neurom\u00f3rficos y neuroh\u00edbridos memristivos Cr\u00e9dito: Universidad Lobachevsky Cient\u00edficos de la Universidad Lobachevsky en colaboraci\u00f3n con sus colegas de Rusia, Italia, China y Estados Unidos han propuesto el concepto de un chip neuroh\u00edbrido memristivo para ser utilizado en biosensores compactos y neuropr\u00f3tesis. El concepto se basa en soluciones existentes y con … Continuar leyendo \u00abSe revela el concepto de crear un ‘cerebro en un chip’\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-25879","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/25879","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=25879"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/25879\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=25879"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=25879"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=25879"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}