Australialaisen RMIT-yliopiston tutkijat inspiroituivat nousevasta biotekniikan työkalusta eli optogenetiikasta kehittääkseen laitteen, joka jäljittelee aivojen tapaa tallentaa ja menettää informaatiota. Uusi siru perustuu ohueen materiaaliin, joka muuttaa sähköistä vastusta vasteena erilaisille valon aallonpituuksille.
Näin piiri pystyy jäljittelemään tapaa, jolla neuronit toimivat informaation tallentamiseksi ja poistamiseksi aivoissa. Tutkimusryhmän johtaja Sumeet Walia kertoi, että tekniikka vie meidät lähemmäksi tekoälyä, joka voi valjastaa käyttöömme aivojen hienostuneen toiminnallisuuden.
- Optogenetiikasta inspiroitu sirumme jäljittelee luonnon parhaan tietokoneen - ihmisen aivojen – biologiaa. Pystymme simuloimaan aivojen hermostollista lähestymistapaa yksinkertaisesti heijastamalla erilaisia värejä sirullemme. Tämä tekniikka vie meidät tielle kohti nopeaa, tehokasta ja turvallista valopohjaista laskentaa.
- Se tuo meille myös tärkeän askeleen lähemmäksi bionisten aivojen toteutusta - aivot-sirulla -piiriä, joka voi oppia ympäristöstään aivan kuten ihmiset tekevät, Walia jatkaa.
- Tämä tekniikka luo tutkijoille valtavia mahdollisuuksia ymmärtää paremmin aivoja ja miten ne vaikuttavat häiriöihin, jotka häiritsevät hermoyhteyksiä, kuten Alzheimerin tauti ja dementia, toteaa tutkijakollega Taimus Ahmed.
RMIT:n tutkijat ovat myös osoittaneet, että sirulla voidaan ajaa myös logiikkaoperaatioita. Kehitetty tekniikka on myös yhteensopiva nykyisen elektroniikan kanssa ja se toimii myös joustavalla alustalla integroitavaksi puettavaan elektroniikkaan.
Neuraaliset yhteydet tapahtuvat aivoissa sähköimpulssien kautta. Kun pienet energiapiikit saavuttavat tietyn jännitekynnyksen, neuronit sitoutuvat toisiinsa - ja olet alkanut luoda muistia.
Piirillä valoa käytetään valovirran muodostamiseen. Värien välillä vaihtaminen johtaa valovirran suunnan muutokseen. Tämä suunnanvaihto vastaa neuraalisten yhteyksien sitomista ja katkeamista, mekanismia, jonka avulla neuronit voivat muodostaa yhteyden (eli indusoida oppimisen) tai estää (eli saada aikaan unohtamisen).
Tämä vastaa optogenetiikkaa, jossa hermosolujen valon aiheuttama modifikaatio saa ne joko kytkeytymään päälle tai pois päältä, mahdollistaen tai estämällä yhteydet ketjun seuraavaan neuroniin.
Teknologian kehittämiseksi tutkijat käyttivät mustan fosforin (BP) vikakohtia. Vikakohdat ovat yleensä optoelektroniikassa ongelma, mutta tarkkuustekniikan avulla tutkijat pystyivät hyödyntämään viat uuden toiminnallisuuden luomiseksi.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 26.8.2019
