Beynin elektrokimyasal sinyallerini taklit eden kâğıt tabanlı cihazlar

     İnsan beyninin elektrokimyasal sinyallerini taklit eden kâğıt tabanlı cihaz Çin'den bir grup araştırmacı tarafından oluşturuldu. İnce film transistör (thin-film transistor, TFT) biyolojik sinaps olarak bilinen iki nöron arasındaki bağlantı noktalarının işlevini görmesi için tasarlanmıştır ve çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. TFT, robotikten bilgisayarlara kadar çeşitli alanlarda kullanılan yapay sinir ağlarının geliştirilmesinde kilit bir rol oynamıştır.

     Geçtiğimiz günlerde Nanotechnology dergisindeki bir makaleyle tanıtılan bir TFT ise kağıttan üretilmesiyle daha ucuz, daha esnek ve çevre dostu elektronik özellikler içermektedir.

     Yapay sinaptik TFT, nanogranüler silikon dioksit elektrolit ve indiyum çinko oksitle (IZO) kimyasal buhar çöktürme olarak bilinen bir işlem kullanılarak imal edildi. 

     Kimyasal ve elektriksel sinyaller  komşu nöronlar arasında bulunan küçük boşluklar olan sinapslardan geçer. Tasarım için özgül olan nokta da bu oldu. Nöronlar bu sinapslar sayesinde beyinde sinyalleri ve mesajları iletebilir.

     Nöronun voltajı yeterince büyük oranda değiştiği zaman tüm nöronlar elektriksel olarak uyarılabilir ve bir vuru üretebilir. Bu vuru sinyalleri ilk nöron üzerinde ilerler ve bu nörondan sinaps aracılığıyla ikinci nöron tarafından alınan nöroiletici olarak bilinen kimyasalların salınmasına neden olur.

     Bu vuru sinyaline benzer şekilde, araştırmacılar kendi cihazlarındaki ilk elektroda küçük bir gerilim uygulandıklarında -nörotransmitter olarak işlev yapan- protonlar silikon dioksit filmden karşısındaki IZO kanalına hareket ettiler.

     Proton pozitif yüklü olduğu için, bu normal bir nöron içindeki sinyal akışını taklit eden negatif yüklü bir elektron akımının IZO kanalda oluşmasına neden olur.

     Daha fazla nöroiletici beyindeki nöronlar arasındaki bir sinaps boyunca geçirildiği zaman iki nöron arasındaki bağlantı daha güçlü olur ve bu da öğrenmenin ve belleğin temelini oluşturur. Sinaptik plastisite olarak bilinen bu olay, araştırmacılar tarafından kendi cihazlarında da ortaya konmuştur. İki kısa voltaj cihaza art arda uygulandığı zaman, ilk voltajdan yanıt hatırlanırmışcasına ikinci voltaj, ilk uygulanan voltaj ile karşılaştırıldığında IZO kanalda daha büyük bir akım tetiklemeyi başarır.

     Çalışmanın ilk yazarı, Nanjing Üniversitesi, Elektronik Mühendisliği'nden Qing Wan, şunları söylüyor: “Bir kağıt-tabanlı sinaps hafif ve biyolojik olarak güvenilir yapay sinir ağlarının kurulması için kullanılabilir ve aynı zamanda esneklik ve biyouyumluluk avantajları ile birçok biyolojik uygulama için mükemmel bir organizma-makine arayüzü oluşturmak için değerlendirilebilir.”

Kaynak:  http://www.sciencedaily.com/releases/2014/02/140212212355.htm

Çeviren: Müge Öztürk