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欧洲科学家开发出神经元与硅芯片交流平台 |
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| http://cn.newmaker.com
3/29/2006 9:52:00 AM
中国科技信息网
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据physorg网站2006年3月27日报道，目前，欧洲研究人员已成功开发出一种介于哺乳动物神经元和硅芯片之间的交流平台。此次研究成果为结合硅电路和动物神经系统的高新技术发展迈出了关键性的一步。
这种交流平台的最终应用前景不可限量。从长远来看，该平台可用于制造非常精密的神经学辅具用以治疗神经疾病。除此以外，该平台还可以用于制造以活性神经元为CPU的有机计算机。
该平台的应用前景在未来的几十年内都是相当广阔的。但在近期内，这项新技术可能促进制药业形成高端精密的药物筛选体系。意大利帕多瓦大学的分子生物学家斯德法洛－瓦萨纳利教授称，“药厂可以使用芯片测试药品对神经元的影响，并迅速找到有效的研究方法”。斯德法洛.瓦萨纳利教授同时还是NACHIP工程的一名合伙人。这项工程是由欧洲委员会的未来及新兴科技组织提供资金援助，该组织是“欧洲信息社会技术计划”的发起者之一。
NACHIP取得的主要成绩是开发出活性单体神经元和无机化合物硅芯片之间的交流平台。这是一项艰巨的任务。瓦萨纳利说，“我们克服了许多困难，我们采取了两套策略来攻克这些难题，一是半导体技术，二是生物技术。”
在德国芯片制造商Infineon公司的帮助下，NACHIP研究小组成功地将16,384枚晶体管和成百上千个电容器放置在一块仅有1平方毫米大小的芯片上。为此，该小组不得不寻找合适的材料并且不断改进芯片的拓扑学技术，使芯片与神经元的联接成为可能。
从生物学的角度来看，NACHIP使用了一种在人脑中发现的特殊蛋白质将神经元与芯片粘合在一起。这些蛋白质发挥的作用远远不止是粘合剂那么简单。正如瓦萨纳利所说，“它们为神经元的离子通道与半导体材料之间提供了一种联接方式。通过这种方式，神经电子信号能够传递到硅芯片上。”一旦信号发生传递，可以用芯片的晶体管将其记录下来。而且，神经元也可能通过电容器而受到刺激，这样就形成了双通道的交流方式。
科学家对这项成果进行试验，通过刺激神经元并利用标准的神经科学技术记录发出信号的神经元，并同时追踪来自芯片的信号。
目前已经成功开发出界面和芯片，对于这项新技术来说是迈出了非常关键的一步。但是仍然面临许多问题。瓦萨纳利指出，“目前，我们需要改进刺激神经元的方式，防止在刺激时出现破坏神经元的情况。”
这是研究小组希望在今后的工程中解决的问题之一。对此，研究人员已经制定了一份方案，有望攻克这一难题，以及解决包括如何使用基因与神经元进行交流的其他问题。瓦萨纳利说，“基因是记忆的来源。如果没有基因，你就不可能有记忆或者计算能力。我们希望探索出一种使用基因来控制‘神经芯片’的方法。”如果NACHIP成功迈出了走向神经驱动CPU的关键性一步，将来的工作将会为开发出一种基因驱动硬盘铺平道路。
英文原文链接参见：http://www.physorg.com/news12135.html
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