研究人員解釋，在操作上，大腦中約有1,000億個神經元與其他神經元之間會形成突觸；這些突觸前(presynaptic)神經元會釋放神經傳導物質(neurotransmitters)，然後與突觸後細胞膜(postsynaptic cell membrane)上的受體結合，活化離子通道。這些通道的開關會改變細胞的電位(electrical potential)，當電位改變的幅度夠大，細胞就會發射電脈衝。
而突觸的活動就是仰賴那些離子通道，這些通道會控制鈉(sodium)、鉀(potassium)、鈣(calcium)等帶電原子的流量。MIT研究人員所設計的晶片，是讓電晶體可模仿不同離子通道的活動；電流會通過該類比形式「人腦」晶片上的電晶體，電位梯度則會驅動電流流經電晶體，就像是離子流經細胞內的離子通道。
「我們可以調整晶片的參數，以配合特定的離子通道；」哈佛-麻省理工大學健康與醫療科技中心(Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology)的首席研究員Chi-Sang Poon表示：「我們現在有一種方法，可以記錄到每一個進入神經元中的離子流動程序。」
在此之前，研究人員已經開發過可模擬動作電位(action potential)擊發的電路，但並非所有的情況都會產生電位。「如果你想要逼真模仿大腦的功能，就得做得比棘波(spiking)更多，必須掌握細胞內以離子通道為基礎的各種程序。」Poon解釋。
美國加州大學洛杉磯分校的神經生物學教授Dean Buonomano表示，MIT新開發的晶片是：「將我們所知的神經元生物學與突觸柔塑性(plasticity)整合到CMOS晶片上的一大進展。」
電子工程專輯 2011 /11/18 Judith Cheng 編譯
相關連結
- MIT researchers have chip closing in on brain activity (EETimes)
- Mimicking the brain, in silicon: New computer chip models how neurons communicate with each other at synapses. (MIT)
- Neuronal Computer Chips Communicate Like Brain Cells (Pop Science)
- Scientists at MIT replicate brain activity with chip (BBC)
- A biophysically-based neuromorphic model of spike rate- and timing-dependent plasticity (PNAS)
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