在新的纳米电子学研究中，大脑和人工神经元通过网络连接起来

时间：2021-09-15 12:52:14 来源：

连接南安普敦，苏黎世和帕多瓦的虚拟实验室。

刺突神经元的回路使大脑功能得以实现，这些回路通过微观但高度复杂的链接（称为“突触”）连接在一起。在这项发表在科学杂志《自然科学报告》上的新研究中，科学家们创建了一个混合神经网络，世界上不同地区的生物和人工神经元可以通过使用尖端的纳米技术。这是这三个组件首次在统一网络中融合在一起。

在研究过程中，意大利帕多瓦大学的研究人员在其实验室中培养了大鼠神经元，而苏黎世大学和苏黎世联邦理工学院的合作伙伴在硅微芯片上创建了人工神经元。该虚拟实验室通过控制南安普敦大学开发的纳米电子突触的精心设置而集合在一起。这些突触设备被称为忆阻器。

基于南安普敦的研究人员捕获了从意大利的生物神经元通过互联网发送的尖峰事件，然后将其分发给忆阻突触。然后以尖峰活动的形式将响应发送到苏黎世的人工神经元。该过程也同时反向进行。从苏黎世到帕多瓦。因此，人工和生物神经元能够双向实时通信。

南安普顿大学纳米技术教授兼电子前沿中心主任Themis Prodromakis表示：“进行此类研究并在此水平上面临的最大挑战之一就是整合了如此独特的前沿技术和专业知识，而这些技术并没有通常在一个屋顶下找到。通过创建虚拟实验室，我们能够实现这一目标。”

现在，研究人员预计，他们的方法将引起一系列科学学科的兴趣，并加快神经接口研究领域的创新和科学进步的步伐。特别是，无缝连接全球不同技术的能力是朝着这些技术民主化迈出的一步，从而消除了合作的重大障碍。

Prodromakis教授补充说：“我们对这一新进展感到非常兴奋。一方面，它为自然进化过程中从未遇到过的新情况奠定了基础，在这种情况下，生物和人工神经元被链接在一起并在全球网络之间进行交流。为神经电子互联网奠定基础。另一方面，它为神经修复技术带来了新的前景，为用AI芯片代替大脑功能异常的部分的研究铺平了道路。”

参考：Alexantrou Serb，Andrea Corna，Richard George，Ali Khiat，Federico Rocchi，Marco Reato，Marta Maschietto，Christian Mayr，Giacomo Inperi，Stefano Vassanelli和Themistoklis Prodromakis撰写的“忆阻性突触将大脑和硅突触神经元连接起来”，科学报告，2020年.DOI：
10.1038 / s41598-020-58831-9

该研究由欧盟未来和新兴技术计划以及英国工程和物理科学研究委员会资助。Prodromakis教授还担任皇家工程学院新兴技术教授，主要致力于开发节能型AI硬件解决方案。

所有实验均根据意大利和欧洲有关为科学目的使用动物而进行的法律和协议进行，并由帕多瓦大学伦理委员会和意大利卫生部批准（授权号522 / 2018-PR）。

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