Associazione Alzheimer ONLUS logo

Ricerche

Il chip elettronico che crea 'ricordi' è un passo verso il cervello bionico

electronic chip that makes memories

Quale modo migliore di costruire chip di computer più intelligenti che imitare il computer più perfetto della natura: il cervello umano? Archiviare, cancellare ed elaborare le informazioni è cruciale per l'informatica e il cervello lo fa in modo estremamente efficiente.


Il nostro nuovo chip elettronico usa la luce per creare e modificare i ricordi, avvicinandoci all'intelligenza artificiale (AI) che può replicare la sofisticazione del cervello umano. Per sviluppare questo dispositivo, abbiamo tratto ispirazione da una nuova tecnica chiamata optogenetica, cercando di riprodurre il modo in cui il cervello memorizza (e perde) le informazioni.


L'optogenetica comporta l'uso della luce per controllare le cellule nei tessuti viventi, di solito le cellule nervose (neuroni). Questa area della scienza ci permette di addentrarci nel sistema elettrico del corpo con incredibile precisione, usando la luce per manipolare i neuroni in modo che possano essere accesi o spenti.

 

 

Usare la luce per creare ricordi

Le connessioni neurali nel cervello avvengono attraverso impulsi elettrici. Quando minuscoli picchi di energia raggiungono una certa soglia di tensione, i neuroni si collegano tra loro e tu inizi a creare un ricordo. Il nostro nuovo chip, i cui dettagli sono pubblicati nelle riviste Small and Advanced Functional Materials, ha lo scopo di fare la stessa cosa usando l'elettronica.


È basato su un materiale ultrasottile che modifica la resistenza elettrica in risposta a diverse lunghezze d'onda della luce. Ciò gli consente di imitare il modo in cui i neuroni lavorano per archiviare e cancellare le informazioni nel cervello. Ciò significa che possiamo simulare i meccanismi interni del cervello semplicemente inviando colori diversi sul nostro chip.


Abbiamo anche dimostrato che il chip può elaborare le informazioni di base, con semplici operazioni logiche in cui diversi input sono combinati per produrre un particolare output. Questo fa nascere l'ennesima scatola per funzionalità di tipo cerebrale.

 

 

Come funziona il chip

Facendo brillare una luce sul chip, si genera una corrente elettrica nel materiale sensibile alla luce del chip. Passando da un colore all'altro, la corrente inverte la direzione da positiva a negativa. Questo interruttore direzionale equivale al legame e alla rottura delle connessioni tra i neuroni nel cervello, un meccanismo che consente ai neuroni di connettersi (e formare nuovi ricordi) o disconnettersi (e dimenticarli).


Nell'optogenetica, la modifica dei neuroni indotta dalla luce li fa accendere o spegnere, abilitando o inibendo le connessioni al neurone successivo della catena. Questo processo basato sulla luce è ciò che il nostro chip può imitare.


Per sviluppare la tecnologia, abbiamo usato un materiale chiamato fosforo nero, con una struttura molecolare leggermente deformata a causa della mancanza di atomi. Difetti come questo sono generalmente visti come un problema per l'elettronica, ma li abbiamo sfruttati a nostro vantaggio. I difetti ci permettono di manipolare il comportamento del materiale, per imitare sia le connessioni che le disconnessioni neurali, a seconda della lunghezza d'onda della luce che splende su di esso.

 

 

Pensare al dopo

Il nostro nuovo chip ci porta più avanti nel percorso verso un uso del computer basato sulla luce, veloce, efficiente e sicuro. Ci fa fare anche un passo importante verso la creazione di un cervello bionico che può imparare dal suo ambiente proprio come facciamo noi.


Essere in grado di replicare il comportamento neurale su un chip elettronico offre anche entusiasmanti percorsi di ricerca per capire meglio il cervello e come è affetto da disturbi che interrompono le connessioni neurali, come il morbo di Alzheimer e altre forme di demenza.


Il cervello umano è costituito da miliardi di neuroni connessi in reti. Comunicano tra loro usando una sequenza di segnali elettrici per esprimere comportamenti diversi, come apprendere attraverso gli organi sensoriali o elaborare processi più complicati come le emozioni e la memoria. Qualsiasi interruzione di queste sequenze di segnalazione può portare a una perdita di queste connessioni neurali vitali, causando potenzialmente perdita di memoria e demenza.


Curare questi disturbi richiederebbe di identificare i neuroni difettosi e ripristinare la loro routine di segnalazione, senza influenzare il funzionamento di altri neuroni nella rete. Quindi, con un modello computerizzato del cervello, i neuroscienziati sarebbero in grado di simulare le funzioni e le anomalie cerebrali e di lavorare verso le cure, senza la necessità di sottoporre i soggetti a test.


La tecnologia potrebbe anche essere incorporata nell'elettronica indossabile, nelle protesi bioniche o nei gadget intelligenti intrisi di intelligenza artificiale.


Ma ci sono ancora diversi ostacoli da superare prima che questa tecnologia possa essere commercializzata. E, inutile dire, abbiamo ancora una lunga strada da percorrere per costruire una rete grande e complessa come un cervello umano, o anche un segmento di esso, che possa essere utile ai neuroscienziati.


Ma alla fine speriamo che questa tecnologia possa interfacciarsi con i tessuti viventi, dando vita a dispositivi bionici come gli impianti retinici. La retina umana contiene cellule sensibili a diverse lunghezze d'onda della luce, generando un segnale che il cervello interpreta come colori diversi. Poiché anche il nostro chip risponde in modo diverso a diverse lunghezze d'onda, potrebbe potenzialmente un giorno essere usato per realizzare retine artificiali.

 

 

 


Fonte: Sumeet Walia e Taimur Ahmed, RMIT University in The Conversation (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti:

  • Taimur Ahmed, Sruthi Kuriakose, Edwin L. H. Mayes, Rajesh Ramanathan, Vipul Bansal, Madhu Bhaskaran, Sharath Sriram, Sumeet Walia. Optically Stimulated Artificial Synapse Based on Layered Black Phosphorus. Small, 24 Apr 2019, DOI: 10.1002/smll.201900966
  • Taimur Ahmed, Sruthi Kuriakose, Sherif Abbas, Michelle J. S. Spencer, Md. Ataur Rahman, Muhammad Tahir, Yuerui Lu, Prashant Sonar, Vipul Bansal, Madhu Bhaskaran, Sharath Sriram, Sumeet Walia. Multifunctional Optoelectronics via Harnessing Defects in Layered Black Phosphorus. Advanced Functional Materials, 17 July 2019, DOI: 10.1002/adfm.201901991

Copyright: Tutti i diritti di eventuali testi o marchi citati nell'articolo sono riservati ai rispettivi proprietari.

Liberatoria: Questo articolo non propone terapie o diete; per qualsiasi modifica della propria cura o regime alimentare si consiglia di rivolgersi a un medico o dietologo. Il contenuto non rappresenta necessariamente l'opinione dell'Associazione Alzheimer onlus di Riese Pio X ma solo quella dell'autore citato come "Fonte". I siti terzi raggiungibili da eventuali collegamenti contenuti nell'articolo e/o dagli annunci pubblicitari sono completamente estranei all'Associazione, il loro accesso e uso è a discrezione dell'utente. Liberatoria completa qui.

Nota: L'articolo potrebbe riferire risultati di ricerche mediche, psicologiche, scientifiche o sportive che riflettono lo stato delle conoscenze raggiunte fino alla data della loro pubblicazione.


 

Annuncio pubblicitario

NOTA! Questo sito utilizza i cookie e tecnologie simili.

Se non si modificano le impostazioni del browser, l'utente accetta. Per saperne di piu'

Approvo

Privacy e sicurezza dati - Informativa ex Art. 13 D. Lgs. 196/03

Gentile visitatore,

l'Associazione tratterà i Tuoi dati personali nel rispetto del D. Lgs. 196/G3 (Codice della privacy), garantendo la riservatezza e la protezione dei dati.

Finalità e modalità del trattamento: I dati personali che volontariamente deciderai di comunicarci, saranno utilizzati esclusivamente per le attività del sito, per la gestione del rapporto associativo e per l'adempimento degli obblighi di legge. I trattamenti dei dati saranno svolti in forma cartacea e mediante computer, con adozione delle misure di sicurezza previste dalla legge. I dati non saranno comunicati a terzi né saranno diffusi.

Dati sensibili: Il trattamento di dati sensibili ex art. 1, lett. d del Codice sarà effettuato nei limiti di cui alle autorizzazioni del Garante n. 2/08 e n. 3/08, e loro successive modifiche.

Diritti dell'interessata/o: Nella qualità di interessato, Ti sono garantiti tutti i diritti specificati all'art. 7 del Codice, tra cui il diritto di chiedere e ottenere l'aggiornamento, la rettificazione o l'integrazione dei dati, la cancellazione, la trasformazione in forma anonima o il blocco dei dati trattati in violazione di legge, e il diritto di opporsi, in tutto o in parte, per motivi legittimi, al trattamento dei dati personali che Ti riguardano.

Titolare del trattamento è l'Associazione di volontariato "Associazione Alzheimer o.n.l.u.s.”, con sede a Riese Pio X – Via Schiavonesca, 13 – telefax 0423 750 324.

Responsabile del trattamento è la segretaria dell’Associazione in carica.

Gestione «cookies»

Un cookie è una breve stringa di testo che il sito web che si sta visitando salva automaticamente sul computer dell'utente. I cookies sono utilizzati dagli amministratori di molti siti web per migliorarne funzionamento ed efficienza e per raccogliere dati sui visitatori.

Il nostro sito non utilizza i cookies per identificare i visitatori, ma per raccogliere informazioni al fine di arricchirne i contenuti e rendere il sito più fruibile.

Come cambiare le impostazioni del browser per la gestione dei cookies

È possibile decidere se permettere ai siti web che vengono visitati di installare i cookies modificando le impostazioni del browser usato per la navigazione. Se hai già visitato il nostro sito, alcuni cookies potrebbero essere già stati impostati automaticamente sul tuo computer. Per sapere come eliminarli, clicca su uno dei link qui di seguito:

Notizie da non perdere

Pressione bassa potrebbe essere uno dei colpevoli della demenza

2.10.2019

Invecchiando, le persone spesso hanno un declino della funzione cerebrale e spesso si pr...

Ricetta per una vita felice: ingredienti ordinari possono creare lo straordina…

9.09.2019

Se potessi porre ad ogni essere umano sulla Terra una domanda - qual è la ricetta per u...

I dieci psicobiotici di cui hai bisogno per un cervello felice

9.09.2019

Psicobiotici? Cosa sono gli psicobiotici?? Bene, cosa penseresti se io dicessi che la tu...

La nostra identità è definita dal nostro carattere morale

24.06.2019

Ti sei mai chiesto cos'è che ti rende te stesso? Se tutti i tuoi ricordi dovessero svan...

Lavati i denti, posticipa l'Alzheimer: legame diretto tra gengivite e malattia

4.06.2019

Dei ricercatori hanno stabilito che la malattia gengivale (gengivite) ha un ruolo decisi...

LATE: demenza con sintomi simili all'Alzheimer ma con cause diverse

3.05.2019

È stato definito un disturbo cerebrale che imita i sintomi del morbo di Alzheimer (MA)...

Nessuna cura per l'Alzheimer nel corso della mia vita

26.04.2019

La Biogen ha annunciato di recente che sta abbandonando l'aducanumab, il suo farmaco in ...

Il caregiving non fa male alla salute come si pensava, dice uno studio

11.04.2019

Per decenni, gli studi nelle riviste di ricerca e la stampa popolare hanno riferito che ...

Sciogliere il Nodo Gordiano: nuove speranze nella lotta alle neurodegenerazion…

28.03.2019

Con un grande passo avanti verso la ricerca di un trattamento efficace per le malattie n...

Stimolazione dell'onda cerebrale può migliorare i sintomi di Alzheimer

15.03.2019

Esponendo i topi a una combinazione unica di luce e suono, i neuroscienziati del Massach...

Scoperto nuovo colpevole del declino cognitivo nell'Alzheimer

7.02.2019

È noto da tempo che i pazienti con morbo di Alzheimer (MA) hanno anomalie nella vasta r...

Districare la tau: ricercatori trovano 'obiettivo maneggiabile' per curare l'A…

30.01.2019

L'accumulo di placche di amiloide beta (Aβ) e grovigli di una proteina chiamata tau nel...

Dott. Perlmutter: Sì, l'Alzheimer può essere invertito!

6.12.2018

Sono spesso citato affermare che non esiste un approccio farmaceutico che abbia un'effic...

'Evitare l'Alzheimer potrebbe essere più facile di quanto pensi'

16.11.2018

Hai l'insulino-resistenza? Se non lo sai, non sei sola/o. Questa è forse la domanda pi...

Nuove case di cura: 'dall'assistenza fisica, al benessere emotivo'

5.11.2018

Helen Gosling, responsabile delle operazioni della Kingsley Healthcare, con sede a Suffo...

Marito riferisce un miglioramento 'miracoloso' della moglie con Alzheimer

28.09.2018

Una donna di Waikato (Nuova Zelanda) potrebbe essere la prima persona al mondo a miglior...

L'esercizio fisico genera nuovi neuroni cerebrali e migliora la cognizione nel…

10.09.2018

Uno studio condotto dal team di ricerca del Massachusetts General Hospital (MGH) ha scop...

Ecco perché alcune persone con marcatori cerebrali di Alzheimer non hanno dem…

17.08.2018

Un nuovo studio condotto all'Università del Texas di Galveston ha scoperto perché alcu...

3 modi per trasformare l'auto-critica in auto-compassione

14.08.2018

Hai mai sentito una vocina parlare nella tua testa, riempiendoti di insicurezza? Forse l...

Il 'Big Bang' dell'Alzheimer: focus sulla tau mortale che cambia forma

11.07.2018

Degli scienziati hanno scoperto un "Big Bang" del morbo di Alzheimer (MA) - il punto pre...

36 abitudini quotidiane che riducono il rischio di Alzheimer

2.07.2018

Sapevi che mangiare carne alla griglia potrebbe aumentare il rischio di demenza? O che s...

Molecola 'anticongelante' può impedire all'amiloide di formare placche

27.06.2018

La chiave per migliorare i trattamenti per le lesioni e le malattie cerebrali può essere nelle m...

Capire l'origine dell'Alzheimer, cercare una cura

30.05.2018

Dopo un decennio di lavoro, un team guidato dal dott. Gilbert Bernier, ricercatore di H...

Scoperto perché l'APOE4 favorisce l'Alzheimer e come neutralizzarlo

10.04.2018

Usando cellule di cervello umano, scienziati dei Gladstone Institutes hanno sco...

Demenza: mantenere vive le amicizie quando i ricordi svaniscono

16.01.2018

C'è una parola che si sente spesso quando si parla con le famiglie di persone con demen...

Un segnale precoce di Alzheimer potrebbe salvarti la mente

9.01.2018

L'Alzheimer è una malattia che ruba più dei tuoi ricordi ... ruba la tua capacità di ...

Ritmi cerebrali non sincronizzati nel sonno fanno dimenticare gli anziani

18.12.2017

Come l'oscillazione della racchetta da tennis durante il lancio della palla per servire un ac...

I possibili collegamenti tra sonno e demenza evidenziati dagli studi

24.11.2017

Caro Dottore: leggo che non dormire abbastanza può aumentare il rischio di ...

Chiarito il meccanismo che porta all'Alzheimer e come fermarlo

30.08.2017

Nel cervello delle persone con Alzheimer ci sono depositi anomali di proteine ​​amiloide-beta...

Scienziati dicono che si possono recuperare i 'ricordi persi' per l'Alzheimer

4.08.2017

Dei ricordi dimenticati sono stati risvegliati nei topi con Alzheimer, suggerendo che la...

Alzheimer, Parkinson e Huntington condividono una caratteristica cruciale

26.05.2017

Uno studio eseguito alla Loyola University di Chicago ha scoperto che delle proteine ​...

Immagini mai viste prima delle prime fasi dell'Alzheimer

14.03.2017

I ricercatori dell'Università di Lund in Svezia, hanno utilizzato il sincrotrone MAX IV...

Studio dimostra il ruolo dei batteri intestinali nelle neurodegenerazioni

7.10.2016

L'Alzheimer (AD), il Parkinson (PD) e la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) sono tutte ...

Il Protocollo Bredesen: si può invertire la perdita di memoria dell'Alzheimer…

16.06.2016

I risultati della risonanza magnetica quantitativa e i test neuropsicologici hanno dimostrato dei...

Alzheimer e le sue proteine: bisogna essere in due per ballare il tango

21.04.2016

Per anni, i neuroscienziati si sono chiesti come fanno le due proteine ​​anomale ami...

Scoperto il punto esatto del cervello dove nasce l'Alzheimer: non è l'ippocam…

17.02.2016

Una regione cruciale ma vulnerabile del cervello sembra essere il primo posto colpito da...

10 cose da non fare con i malati di Alzheimer

10.12.2015

Mio padre aveva l'Alzheimer.

Vederlo svanire è stata una delle esperienze più difficili...

Vecchio farmaco per l'artrite reumatoide suscita speranze come cura per l'Alzh…

22.09.2015

Scienziati dei Gladstone Institutes hanno scoperto che il salsalato, un farmaco usato per trattar...

La consapevolezza di perdere la memoria può svanire 2-3 anni prima della comp…

27.08.2015

Le persone che svilupperanno una demenza possono cominciare a perdere la consapevolezza dei propr...

Con l'età cala drasticamente la capacità del cervello di eliminare le protei…

31.07.2015

Il fattore di rischio più grande per l'Alzheimer è l'avanzare degli anni. Dopo i 65, il rischio...

L'esercizio fisico dà benefici cognitivi ai pazienti di Alzheimer

29.06.2015

Nel primo studio di questo tipo mai effettuato, dei ricercatori danesi hanno dimostrato che l'ese...

I ricordi più belli e appassionati sono i primi a sparire nell'Alzheimer

17.06.2015

Ricercatori della Johns Hopkins University hanno pubblicato un nuovo studio questa settimana sugl...

Ricercatori del MIT recuperano con la luce i ricordi 'persi'

29.05.2015

I ricordi che sono stati "persi" a causa di un'amnesia possono essere richiamati attivando le cel...

Trovato legame tra amiloide-beta e tau: è ora possibile una cura per l'Alzhei…

27.04.2015

Dei ricercatori hanno assodato come sono collegate delle proteine che hanno un ruolo chiave nell...

Le cellule immunitarie sono un alleato, non un nemico, nella lotta all'Alzheim…

30.01.2015

L'amiloide-beta è una proteina appiccicosa che si aggrega e forma picc...

I ricordi perduti potrebbero essere ripristinati: speranza per l'Alzheimer

21.12.2014

Una nuova ricerca effettuata alla University of California di ...

Colpi in testa rompono i 'camion della spazzatura' del cervello accelerando la…

5.12.2014

Un nuovo studio uscito ieri sul Journal of Neuroscience dimost...

Riprogrammare «cellule di supporto» in neuroni per riparare il cervello adul…

21.11.2014

La porzione del cervello adulto responsabile del pensiero complesso, la corteccia cerebrale, non ...

Smontata teoria prevalente sull'Alzheimer: dipende dalla Tau, non dall'Amiloid…

2.11.2014

Una nuova ricerca che altera drasticamente la teoria prevalente sull'or...

Preoccupazione, gelosia e malumore alzano rischio di Alzheimer per le donne

6.10.2014

Le donne che sono ansiose, gelose o di cattivo umore e angustiate in me...

Invertita per la prima volta la perdita di memoria associata all'Alzheimer

1.10.2014

La paziente uno aveva avuto due anni di perdita progressiva di memoria...

Rivelato nuovo percorso che contribuisce all'Alzheimer ... oppure al cancro

21.09.2014

Ricercatori del campus di Jacksonville della Mayo Clinic hanno scoperto...