Ingenjörsforskare University of Southern California har gjort ett betydande genombrott i användningen av nanoteknik för konstruktion av en syntetisk hjärna. De har byggt en kol -nanorörssynapskrets vars beteende i tester återger en neurons funktion, hjärnans byggsten.

Laget, som leddes av professor Alice Parker och professor Chongwu Zhou vid USC Viterbi Engineering School Ming Hsieh Institutionen för elektroteknik, använde ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt som kombinerar kretsdesign med nanoteknik för att ta itu med det komplexa problemet med att fånga hjärnans funktion.

I ett papper publicerat i förfarandet vid IEEE/NIH 2011 Life Science Systems and Applications Workshop i april 2011, Viterbi-teamet beskrev hur de kunde använda kolnanorör för att skapa en synaps.

Kolnanorör är molekylära kolstrukturer som är extremt små, med en diameter en miljon gånger mindre än en pennspets. Dessa nanorör kan användas i elektroniska kretsar, fungerar som metalliska ledare eller halvledare.

"Detta är ett nödvändigt första steg i processen, "sa Parker, som började titta på möjligheten att utveckla en syntetisk hjärna 2006. "Vi ville svara på frågan:Kan du bygga en krets som skulle fungera som en neuron? Nästa steg är ännu mer komplext. Hur kan vi bygga strukturer ur dessa kretsar som efterliknar hjärnans funktion, som har 100 miljarder neuroner och 10, 000 synapser per neuron?"

Parker betonade att själva utvecklingen av en syntetisk hjärna, eller till och med ett fungerande hjärnområde är decennier bort, och hon sa att nästa hinder för forskningscentra handlar om att reproducera hjärnans plasticitet i kretsarna.

Den mänskliga hjärnan producerar ständigt nya neuroner, skapar nya kontakter och anpassar sig genom livet, och att skapa denna process genom analoga kretsar kommer att vara en monumental uppgift, enligt Parker.

Hon tror att den pågående forskningen om att förstå processen för mänsklig intelligens kan ha långsiktiga konsekvenser för allt från att utveckla protetisk nanoteknik som skulle läka traumatiska hjärnskador till att utveckla intelligent, säkra bilar som skulle skydda förare på nya djärva sätt.

För Jonathan Joshi, en USC Viterbi Ph.D. student som är medförfattare till uppsatsen, det tvärvetenskapliga förhållningssättet till problemet var nyckeln till de första framstegen. Joshi sa att arbetet med Zhou och hans grupp av nanotekniska forskare gav den idealiska dynamiken i kretsteknik och nanoteknik.

"Det tvärvetenskapliga tillvägagångssättet är det enda tillvägagångssättet som kommer att leda till en lösning. Vi behöver mer än en typ av ingenjör som arbetar med den här lösningen, "sa Joshi." Vi bör ständigt leta efter ny teknik för att lösa detta problem. "