قاد فريق باحثين في مجموعة أبحاث المواد الوظيفية والأنظمة الدقيقة في جامعة RMIT (ملبورن، أستراليا) تطوير مصدر مأخوذ عن علم البصريات، الذي يستخدم الضوء لمعالجة الخلايا العصبية بحيث يُمكن تشغيلها أو إيقافها، وتخزينها في الدماغ أو فقدها.
تعتمد الرقاقة الجديدة على مادة رقيقة للغاية تُسمى (الفسفور الأسود)، تتغير مقاومتها الكهربائية استجابة لأطوال موجية مختلفة من الضوء، مما يتيح لها محاكاة الطريقة التي تعمل بها الخلايا العصبية لتخزين وحذف المعلومات في الدماغ.
يقول قائد فريق الأبحاث البروفيسور ((سوميت واليا)) إن التكنولوجيا تقربنا أكثر نحو الذكاء الاصطناعي (AI) الذي يمكنه تسخير وظائف الدماغ المتطورة الكاملة، فالقدرة على تخزين وحذف ومعالجة المعلومات أمر بالغ الأهمية للحوسبة، كل هذه الأمور يُعالجها الدماغ بكفاية عالية))، ويُضيف، ((نحن قادرون على محاكاة النهج العصبي للمخ ببساطة عن طريق تسليط ألوان مختلفة على رقائقنا، هذه التكنولوجيا تقودنا إلى الأمام نحو الحوسبة السريعة والفعالة والآمنة المستندة إلى الضوء، كما أنها تقربنا خطوة مهمة من تحقيق دماغ الكتروني – أو دماغ على رقاقة يمكنه التعلم من بيئته مثلما يفعل البشر)).
ويقول تيمور أحمد، المؤلف الرئيسي للورقة العلمية التي تصف العمل، إن القدرة على تكرار السلوك العصبي على شريحة مصطنعة توفر طرقًا مثيرة للبحث، ويُضيف (( تولد هذه التقنية فرصًا هائلة للباحثين لفهم الدماغ بشكل أفضل، وكيفية تأثره بالاضطرابات التي تعطل الصلات العصبية، مثل مرضي الزهايمر والخرف)).
طورت هذه التقنية في مركز أبحاث MicroNano التابع لجامعة RMIT، وهي متوافقة مع الإلكترونيات الحالية تمامًا، كما وصلت إلى منصة مرنة للتكامل في الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء.
تنتشر الوصلات العصبية في المخ من خلال نبضات كهربائية، وعندما تصل طفرات الطاقة الصغيرة إلى عتبة معينة من الجهد، فإن الخلايا العصبية تربطها إلى بعضها، لتبدأ بعد ذلك في بناء الذاكرة.
تعمل الرقاقة باستخدام الضوء لتوليد تيار ضوئي، يؤدي التبديل بين الألوان إلى عكس اتجاه التيار من الموجب إلى السالب، هذا التحول في الاتجاه أو التحول في القطبية، يعادل ربط أوكسر الروابط العصبية، وهي آلية تمكن الخلايا العصبية من الاتصال (الحث على التعلم) أو تثبيط (تحفز النسيان).
يُشبه مبدأها مبدأ البصريات الوراثية، حيث يؤدي تعديل الخلايا العصبية الناجم عن الضوء إلى تشغيلها أو إيقاف تشغيلها، مما يتيح أو يمنع الاتصالات بالخلية العصبية التالية في السلسلة.
لتطوير هذه التقنية (التكنولوجيا)، استخدم الباحثون (الفسفور الأسود) المعيب في طبيعته، وعادة ما تُشكل معالجته مشكلة كبيرة للإلكترونيات الضوئية، ولكن مع الدقة الهندسية والمعالجة المعدنية، تمكن الباحثون من تسخير العيوب لتوليد وظائف جديدة للمعدن.
– المصدر، مجلة (Bio optics world) الإلكترونية، https://www.bioopticsworld.com/biophotonics-techniques/article/14036297/chip-inspired-by-optogenetics-uses-light-to-create-and-modify-memories
– مركز أبحاث (RMIT Micro Nano)، الأسترالي، https://www.rmit.edu.au/research/research-institutes-centres-and-groups/research-groups/functional-materials-and-microsystems/projects