Els científics construeixen xips de neurones artificials que poden reconèixer els senyals biològics en temps real

Els algorismes de xarxa neuronal actuals produeixen resultats impressionants i ajuden a resoldre un nombre sorprenent de problemes. No obstant això, els dispositius electrònics utilitzats per executar aquests algorismes encara requereixen un gran poder de processament. Quan es tracta de processament en temps real d'informació sensorial o interacció amb el medi ambient, aquests sistemes d'intel·ligència artificial (AI) simplement no poden competir amb el cervell real. I l'enginyeria neuromòrfica és un nou mètode prometedor que construeix un pont entre la intel·ligència artificial i la intel·ligència natural.

Un equip de recerca interdisciplinari de la Universitat de Zuric, Eth Zurich i Hospital Universitari de Zurich va utilitzar aquest mètode per desenvolupar un xip basat en la tecnologia neuromòrfica que pugui identificar de manera fiable i precisa senyals biològics complexos. Els científics van poder utilitzar aquesta tecnologia per detectar amb èxit les oscil·lacions d'alta freqüència gravades anteriorment (HFO). Aquestes ones específiques, mesurades utilitzant l'electroencefalografia intracranial (IEEG), han demostrat ser prometedor biomarcadors per identificar el teixit cerebral que causa convulsions.

Els investigadors van dissenyar per primera vegada un algorisme per detectar HFO simulant la xarxa natural natural del cervell: una petita anomenada xarxa neuronal de Spike (SNN). El segon pas és implementar SNN en un maquinari de mida que rep senyals neuronals a través d'elèctrodes. A diferència dels ordinadors tradicionals, té una gran eficiència energètica. Això fa que els càlculs amb una resolució de temps molt alta possible sense confiar en Internet ni en el cloud computing.

Giacomo Indiveri, professor de l'Institut de Neuroinformàtica de la Universitat de Zuric i Eth Zurich, va dir: "El nostre disseny ens permet reconèixer patrons espacialmporals en senyals biològics en temps real".

Els investigadors estan planejant utilitzar les seves conclusions per crear un sistema electrònic per identificar de manera fiable i controlar els HFOS en temps real. Quan s'utilitza com a eina de diagnòstic addicional a la sala d'operacions, el sistema pot millorar els resultats de les intervencions neurocàniques.

No obstant això, aquesta no és l'única zona on la identificació HFO pot tenir un paper important. L'objectiu a llarg termini de l'equip és desenvolupar un dispositiu per al seguiment de l'epilèpsia que es pot utilitzar fora de l'hospital, que permetrà analitzar els senyals d'un gran nombre d'elèctrodes en poques setmanes o mesos.

Johannes Sarnthein, neurofisiòleg a l'Hospital Universitari de Zuric, explica: "Volem integrar la comunicació de dades sense fils de baixa energia en el disseny - per exemple, per connectar-lo a un telèfon mòbil. Un xip portàtil o implantable com aquest pot reconèixer una taxa de convulsió superior. Períodes alts o baixos, que ens permetran proporcionar una medicina personalitzada ".