Новое междисциплинарное исследование, осуществляемое на базе Университета Саутгемптона (Великобритания) при участии биологов из Университета Падуи (Италия) и Института Макса Планка (Германия), продемонстрировало, что мемристор может стать последним недостающим компонентом для создания имплантов, контролируемых электрическими импульсами человеческого мозга.

Отслеживание электрической активности нейронов имеет первостепенное значение для разработки нейропротезов – биомедицинских устройств, управляемых «мыслями». Однако главной проблемой такого оборудования является необходимость обрабатывать сигналы нейронов в реальном времени. Это предъявляет большие требования к полосе пропускания, потребляемой энергии и вычислительной производительности.

В статье, вышедшей в Nature Communications, сотрудники Группы наноэлектроники и нанотехнологии Саутгемтонского университета, объясняют, что нужным решением этих проблем могут стать мемристоры, электрические компоненты, которые способны запоминать пропущенное сквозь них количество заряда и хранить информацию даже после отключения энергии.

Группой был разработан интегрированный мемристорный наносенсор (Memristive Integrating Sensor, MIS), который испытывали на серии импульсов напряжения, имитирующих нейронную активность. Действуя подобно синапсам мозга, металлоксидный MIS выполнял кодирование и сжатие (до 200 раз) данных, регистрируемых многоэлектродным массивом.

Наряду с высокой пропускной способностью, такой метод оказался весьма эффективен: расход энергии на один канал записи был на два порядка меньше, чем у лучших известных решений. По мнению одного из авторов, доктора Темиса Продромакиса (Themis Prodromakis), это позволит преодолеть фундаментальные ограничения, препятствовавшие до сих пор реализации нейроинтерфейсов, содержащих более 1000 каналов записи.

Финансовая поддержка данной работы предоставлена ЕС в рамках программы FP7 (финансирование исследований и инноваций). Технической базой для исследований стал Саутгемптонский Центр Нанопроизводства.