Neuralcomputer einen Schritt näher
Die Entwicklung organischer Computer, die Säugetierneuronen zum Verarbeiten oder Speichern von Informationen oder neurologische Prothetik zur Beseitigung von Störungen des Zentralnervensystems verwenden, könnte sich wie die Hintergrundhandlung für Terminator 4 anhören. Die im Rahmen des unter dem Sechsten Rahmenprogramm (RP6) finanzierten und von Forschern in Deutschland, Italien und der Schweiz entwickelten NACHIP-Projekts erzielten Durchbrüche könnten jedoch zur Entwicklung genau dieser Arten von Technologie beitragen. Das aus Peter Fromherz vom Max-Planck-Institut für Biochemie in München, Stefano Vassanelli von der Abteilung Membran- und Neurophysik an der Universität Padua und Nikolaus Greeff vom Institut für Physiologie der Universität Zürich bestehende Team untersucht Möglichkeiten für die Kommunikation von Silikonchips mit Nervenzellen von Ratten. Es wird zwar möglicherweise noch Jahrzehnte dauern, bis organische Computer Realität sind, aber kurzfristig könnte die Technologie zur Entwicklung von Screening-Methoden für die Pharmaindustrie beitragen, die insbesondere angesichts der jüngsten Ereignisse während eines Arzneimitteltests im VK relevant sind. "Pharmaunternehmen könnten den Chip für das Testen der Auswirkungen von Arzneimitteln auf Neuronen verwenden, um schnell viel versprechende Forschungsmöglichkeiten zu entdecken", sagte Professor Vassanelli gegenüber IST Results. Aber um zu "hören", was diese Neuronen "sagen", müssen sie zuerst mit Mikrochips verbunden werden. Das Team musste Möglichkeiten finden, um Neuronen an einzelnen Silikonchips anzubringen, und dann eine Schnittstelle zwischen beidem entwickeln. Das Team ging das Problem sowohl aus biologischer als auch aus Halbleitersicht an. Das deutsche Halbleiter-Unternehmen Infineon lieferte fortschrittliche Chips mit tausenden von Transistoren und hunderten von Kondensatoren auf einem 1mm großen Chip. Das Team musste anschließend Möglichkeiten für die Verbindung von Nervenzellen mit diesem entwickeln. Das Team verwendete spezielle im Gehirn vorkommende Proteine, um die Neuronen an den Chip zu kleben. Diese Proteine hatten einen doppelten Verwendungszweck: "Sie lieferten außerdem eine Verbindung zwischen Ionenkanälen der Neuronen und Halbleitermaterial, sodass neurale elektrische Signale an den Silikonchip übertragen werden konnten", erklärte Professor Vassanelli. Somit wurde eine wechselseitige Kommunikation ermöglicht. Die Transistoren des Chips zeichnen Signale von dem Neuron auf, während die Kondensatoren des Chips Signale zurück an das Neuron senden. "Jetzt müssen wir die Art und Weise der Neuronenstimulation verfeinern, um eine Beschädigung der Neuronen zu vermeiden", ergänzte der Professor. Das Team fasst eine genetische Lösung für das Problem der Kommunikation zwischen Chip und Neuron ins Auge. "Von den Genen geht die Informationsspeicherung aus und ohne Gene gibt es weder Informationsspeicherung noch -verarbeitung. Wir wollen eine Möglichkeit untersuchen, um Gene für die Kontrolle des Neuro-Chips zu verwenden", so Professor Vassanelli weiter. Vorausgesetzt, dies ist machbar, und die Forscher denken, es könnte in einigen Jahrzehnten möglich sein, könnte dies zu Schnittstellen zwischen menschlichen Nervensystemen und Computern führen. Aber zu welchem Zweck? Bei auf diese Art gesteuerten Geräten würde es sich nicht einfach um Prothetik handeln, sondern um Ersatz. Beinprothesen würden direkt vom Gehirn kontrolliert und gut reagieren. Theoretisch könnten sehr ausgereifte Prothesen einer Person ermöglichen, beim Gehen den Boden unter den Füßen zu spüren. Man könnte sich sogar seine Zehprothese stoßen und Schmerzen empfinden. Organische Computer könnten zu einem exponentiellen Wachstum der Rechenkapazitäten führen. Die bisher entwickelten ausgereiftesten Supercomputer sind jedoch keine Konkurrenz für das primitivste Tier. Wenn das menschliche Gehirn mit einem Computer verglichen wird, dann reicht bereits die erforderliche Anzahl von Berechnungen pro Sekunde für das bloße Erfassen unserer Umwelt mit den Augen aus, um jeden Computer zu schlagen, geschweige denn eine Interaktion zwischen dem Computer und der Außenwelt. Bei der Förderung der Entwicklung ausgereifter organischer Hochgeschwindigkeitscomputer geht die EU jedoch mit einem Vorteil ins Rennen. "Europa ist in diesem Forschungsbereich sehr gut platziert, weil es sich im Wesentlichen um einen multidisziplinären Bereich handelt und multidisziplinäre Teams daran arbeiten. [...] Europa sollte auf diese Ressourcen sehr stolz sein. Dies gibt uns Zugang zu Ausrüstung und Fachwissen, die woanders sehr schwer zu reproduzieren wären."
Länder
Schweiz, Deutschland, Italien