Onderzoekers van de RMIT University hebben de manier waarop het menselijk brein informatie verwerkt nagebootst met de ontwikkeling van een elektronische langetermijngeheugencel.

Onderzoekers van de MicroNano Research Facility (MNRF) hebben een van 's werelds eerste elektronische multi-state geheugencellen gebouwd die het vermogen van de hersenen weerspiegelt om tegelijkertijd meerdere informatiestrengen te verwerken en op te slaan.

De ontwikkeling brengt hen dichter bij het imiteren van belangrijke elektronische aspecten van het menselijk brein - een essentiële stap in de richting van het creëren van een bionisch brein - dat zou kunnen helpen bij het ontsluiten van succesvolle behandelingen voor veelvoorkomende neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson.

De ontdekking is onlangs gepubliceerd in het prestigieuze materiaalwetenschappelijke tijdschrift Geavanceerde functionele materialen .

Projectleider dr. Sharath Sriram, co-leider van de RMIT Functional Materials and Microsystems Research Group, zei dat de baanbrekende ontwikkeling de manier imiteert waarop de hersenen langetermijngeheugen gebruiken.

"Dit is het dichtst bij het creëren van een hersenachtig systeem met geheugen dat analoge informatie leert en opslaat en snel is in het ophalen van deze opgeslagen informatie. ' zei dokter Sharat.

"Het menselijk brein is een uiterst complexe analoge computer... zijn evolutie is gebaseerd op zijn eerdere ervaringen, en tot nu toe kon deze functionaliteit niet adequaat worden gereproduceerd met digitale technologie."

Het vermogen om zeer dichte en ultrasnelle analoge geheugencellen te creëren, maakt de weg vrij voor het imiteren van zeer geavanceerde biologische neurale netwerken, hij zei.

Het onderzoek bouwt voort op de eerdere ontdekking van RMIT waarbij ultrasnelle geheugens op nanoschaal werden ontwikkeld met behulp van een functioneel oxidemateriaal in de vorm van een ultradunne film - 10, 000 keer dunner dan een mensenhaar.

Dokter Hussein Nili, hoofdauteur van de studie, zei:"Deze nieuwe ontdekking is belangrijk omdat het de multi-state cel in staat stelt om informatie op dezelfde manier op te slaan en te verwerken als de hersenen.

"Denk aan een oude camera die alleen foto's in zwart-wit kon maken. Dezelfde analogie is hier van toepassing, in plaats van alleen zwart-wit herinneringen hebben we nu herinneringen in kleur met schaduw, licht en textuur, het is een grote stap."

Hoewel deze nieuwe apparaten veel meer informatie kunnen opslaan dan conventionele digitale geheugens (die alleen nullen en enen opslaan), het is hun hersenachtige vermogen om eerdere informatie te onthouden en vast te houden dat opwindend is.

"We hebben nu gecontroleerde fouten of defecten in het oxidemateriaal geïntroduceerd, samen met de toevoeging van metaalatomen, die het volledige potentieel van het 'memristive'-effect ontketent - waarbij het gedrag van het geheugenelement afhankelijk is van eerdere ervaringen, ' zei dokter Nili.

Herinneringen op nanoschaal zijn voorlopers van de opslagcomponenten van het complexe kunstmatige intelligentienetwerk dat nodig is om een ​​bionische hersenen te ontwikkelen.

Dr. Nili zei dat het onderzoek talloze praktische toepassingen had, waaronder het potentieel voor wetenschappers om het menselijk brein buiten het lichaam te repliceren.

"Als je een brein buiten het lichaam zou kunnen repliceren, het zou de ethische kwesties die betrokken zijn bij de behandeling van en het experimenteren met de hersenen tot een minimum beperken, wat kan leiden tot een beter begrip van neurologische aandoeningen, ' zei dokter Nili.