Los investigadores de la Universidad RMIT se han inspirado en la optogenética, una herramienta emergente en biotecnología, para desarrollar un dispositivo que reproduzca la forma en que el cerebro almacena y pierde información. La optogenética permite a los científicos profundizar en el sistema eléctrico del cuerpo con una precisión increíble, utilizando la luz para manipular las neuronas de modo que puedan encenderse o apagarse.

El nuevo chip se basa en un material ultrafino que cambia la resistencia eléctrica en respuesta a diferentes longitudes de onda de luz. lo que le permite imitar la forma en que funcionan las neuronas para almacenar y eliminar información en el cerebro. El líder del equipo de investigación, el Dr. Sumeet Walia, dijo que la tecnología tiene aplicaciones en la tecnología de inteligencia artificial (IA) que pueden aprovechar la funcionalidad completa y sofisticada del cerebro.

"Nuestro chip de inspiración optogenética imita la biología fundamental de la mejor computadora de la naturaleza:el cerebro humano, "Dijo Walia." Ser capaz de almacenar, eliminar y procesar información es fundamental para la informática, y el cerebro lo hace de manera extremadamente eficiente. Podemos simular el enfoque neuronal del cerebro simplemente iluminando diferentes colores en nuestro chip. Esta tecnología nos lleva más lejos en el camino hacia la rapidez, Computación basada en luz eficiente y segura. También nos acerca un paso importante hacia la realización de un cerebro biónico, un cerebro en un chip que puede aprender de su entorno al igual que los humanos ".

Dr. Taimur Ahmed, autor principal del estudio publicado en Materiales funcionales avanzados , dijo que ser capaz de replicar el comportamiento neuronal en un chip artificial ofrecía interesantes vías para la investigación en todos los sectores. "Esta tecnología crea enormes oportunidades para que los investigadores comprendan mejor el cerebro y cómo se ve afectado por los trastornos que interrumpen las conexiones neuronales". como la enfermedad de Alzheimer y la demencia, "Dijo Ahmed.

Los investigadores, del Grupo de Investigación de Microsistemas y Materiales Funcionales de RMIT, también han demostrado que el chip puede realizar operaciones lógicas, marcando otra casilla para una funcionalidad similar a la del cerebro. Desarrollado en la instalación de investigación MicroNano de RMIT, la tecnología es compatible con la electrónica existente, y también se ha demostrado en una plataforma flexible para la integración en dispositivos electrónicos portátiles.

Como funciona el chip

Las conexiones neuronales ocurren en el cerebro a través de impulsos eléctricos. Cuando los pequeños picos de energía alcanzan un cierto umbral de voltaje, las neuronas se unen, el comienzo de la creación de la memoria. En el chip la luz se utiliza para generar una fotocorriente. El cambio entre colores hace que la corriente invierta la dirección de positivo a negativo. Este cambio de polaridad es equivalente a la unión y ruptura de conexiones neuronales, un mecanismo que permite a las neuronas conectarse (e inducir el aprendizaje) o inhibir (e inducir el olvido).

Esto es similar a la optogenética, en el que la modificación inducida por la luz de las neuronas las enciende o apaga, habilitar o inhibir las conexiones a la siguiente neurona de la cadena. Para desarrollar la tecnología, los investigadores utilizaron un material llamado fósforo negro (BP) que puede ser inherentemente defectuoso por naturaleza. Esto suele ser un problema para la optoelectrónica, pero con ingeniería de precisión, los investigadores pudieron aprovechar los defectos para crear una nueva funcionalidad.

"Los defectos se suelen considerar como algo que se debe evitar, pero aquí los usamos para crear algo novedoso y útil, Ahmed dijo. "Es un enfoque creativo para encontrar soluciones para los desafíos técnicos que enfrentamos".