IT之家 2 月 17 日消息，哈佛大學的研究團隊成功開發(fā)出一種互補金屬氧化物半導體（CMOS）芯片，該芯片內(nèi)置了 4096 個微孔電極陣列，能夠記錄多個神經(jīng)細胞的電活動。據(jù)《自然》雜志報道，借助這一芯片，研究團隊成功繪制了 2000 個大鼠神經(jīng)元的圖譜，并映射出超過 7 萬個神經(jīng)元之間的連接。該芯片不僅可以測量每個連接的信號強度，還能識別信號類型。

這一成果在神經(jīng)科學研究領(lǐng)域具有里程碑意義，它使得科學家能夠精確地繪制大腦內(nèi)神經(jīng)連接的每一個細節(jié)。目前，電子顯微鏡雖然能夠可視化突觸連接，但無法測量和記錄信號的傳輸。而另一種技術(shù) —— 膜片鉗電極（patch-clamp electrode）雖然能夠精確記錄微弱的神經(jīng)信號，但僅能測量少量細胞，限制了其在大規(guī)模神經(jīng)元研究中的應用。

據(jù)IT之家了解，新型 CMOS 芯片的出現(xiàn)，讓研究人員能夠研究大量神經(jīng)元之間的相互作用，從而理解這些活動如何導致復雜的思維過程，如思考和學習。研究人員表示，每個微孔電極類似于一個膜片鉗電極，通過在單個芯片中集成超過 4000 個這樣的陣列，他們能夠有效監(jiān)測數(shù)千個神經(jīng)元。

“與 2020 年開發(fā)的垂直納米針電極技術(shù)相比，微孔電極不僅能夠更好地與神經(jīng)元內(nèi)部耦合，而且制造過程更為簡便。”研究人員王軍（Jun Wang，音譯）表示，“這種易用性是我們研究的另一個重要特點?！?/p>

研究團隊利用 4096 個微孔成功監(jiān)測了超過 3600 個大鼠神經(jīng)元，成功率達到近 90%。在此基礎上，他們記錄了超過 7 萬個連接，這一數(shù)字是此前 300 個連接記錄的 200 多倍。

盡管取得了如此顯著的進展，但距離繪制人腦圖譜還有很長的路要走。人類大腦平均擁有 860 億個神經(jīng)元，假設每個神經(jīng)元平均有 35 個連接，這意味著我們的大腦中至少有 30.1 億個突觸連接。

“在成功實現(xiàn)大規(guī)模并行細胞內(nèi)記錄后，最大的挑戰(zhàn)是如何分析海量的數(shù)據(jù)。”研究人員韓東赫（Donhee Ham）表示，“我們已經(jīng)在這方面取得了長足的進步，從這些數(shù)據(jù)中獲得了關(guān)于突觸連接的深刻見解。目前，我們正在致力于開發(fā)一種可用于活體大腦的新設計?！?/p>

如果該團隊能夠在活體大腦中成功實現(xiàn)神經(jīng)連接的映射，這一成果將為多項技術(shù)進步提供可能。例如，它可用于人工智能訓練，甚至用于開發(fā)更高效的 AI 芯片，從而在不消耗大量電力的情況下實現(xiàn)巨大的計算能力。此外，這一技術(shù)還可應用于心理健康研究，幫助科學家理解突觸連接的活動（或異?；顒樱┤绾斡绊懘竽X的感知。

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