哈佛大学研究开发新型 CMOS 成功绘制芯片 2000 一个大鼠神经元图谱

IT 世家 2 月 17 哈佛大学研究小组成功开发了一种互补金属氧化物半导体（CMOS）芯片，内置芯片 4096 一个微孔电极阵型，能记录多个神经细胞的电力活动。根据《自然》杂志的报道，有了这个芯片，研究小组成功地绘制了 2000 一个大鼠神经元的图谱，反射出超过的图谱 7 万个神经元的连接。该芯片不仅可以测量每个连接的信号强度，还可以识别信号类型。

在神经科学研究领域，这一成果具有里程碑意义，使科学家能够准确地绘制大脑中神经连接的每一个细节。现在，尽管电子显微镜可以视化突触连接，但是无法测量和记录信号的传输。另外一种技术 —— 膜片钳电极（patch-clamp electrode）尽管能准确记录微弱的神经信号，但只能测量少量细胞，限制其在大规模神经元研究中的应用。

据 IT 家族理解，新式 CMOS 芯片出现，让研究人员研究大量神经元之间的相互作用，然后了解这些活动是如何产生复杂的思维过程的，比如思考和学习。。研究者表示，每一个微孔电极都与一个膜片钳电极相似，通过将其集成到单个芯片中。 4000 一个这样的阵型，它们能有效地监测数千个神经元。

"与 2020 与2008年开发的垂直纳米针电极技术相比，微孔电极不仅可以更好地与神经元内部结合，而且制造工艺更加简单。“研究人员王军（Jun Wang，“这种便利性是我们探索的另一个重要特征，”音译说。

研究小组使用 4096 超过一个微孔成功监测 3600 一只大鼠神经元，通过率接近 90%。在此基础上，他们记录超过了 7 万个连接，这个数字就是以前的数字。 300 一个连接记录 200 几倍。

尽管取得了如此显著的进展，但是离绘制人脑图谱还有很长的路要走。。人脑平均拥有 860 假设每个神经元平均有一亿次神经元， 35 一个连接意味着我们的大脑至少有一个连接。 30.1 一亿次突触连接。

“在成功实现大规模并行细胞记录后，最大的挑战是如何分析大量数据。”研究人员韩东赫（Donhee Ham）他说:“我们在这方面取得了很大的进步，我们从这些信息中获得了深刻的突触连接意见。目前，我们正在努力开发一种可用于活物大脑的新设计。”

如果这个团队能够成功地在活物大脑中投射神经连接，这个结果将为许多技术进步提供可能性。例如，它可以用于人工智能训练，甚至可以用来开发更有效的 AI 芯片可以在不消耗大量电力的情况下实现巨大的计算能力。此外，该技术还可以应用于心理健康研究，帮助科学家了解突触相连的活动(或异常活动)如何影响大脑的感知。

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