利用CMOS集成ZrO2基忆阻交叉阵列的体外神经活动处理研究
神经元与认知
2024-12-11 v1 新兴技术
应用物理
摘要
研究了癫痫样神经活动对CMOS集成ZrO2基忆阻交叉阵列及其电导率的影响。癫痫样神经活动通过4-氨基吡啶实验模型在实验室小鼠的海马切片中体外获得。检测到癫痫样神经活动脉冲诱导的忆阻交叉阵列突触可塑性。在正常（无病理）情况和有/无噪声的癫痫样神经活动情况下，定性结果一致。对于定量分析，计算了配对脉冲易化/抑制、突触后强直后易化/抑制以及长时程易化/抑制等重要突触生物机制的突触权重相对变化值。结果表明，在癫痫样神经活动脉冲情况下，突触权重相对变化的平均值及其方差更小。发现了神经活动中包含的噪声的影响，即在噪声存在时忆阻交叉阵列的电流响应更小。本研究结果可用于开发具有高性能和高能效的新一代硬件实现计算设备，用于再生医学和机器人任务。特别是，利用这些结果可以开发用于实时处理和抑制癫痫样活动的神经混合器件。
引用
@article{arxiv.2412.07340,
title = {Investigation of in vitro neuronal activity processing using a CMOS-integrated ZrO2-based memristive crossbar},
author = {Maria N. Koryazhkina and Albina V. Lebedeva and Darina D. Pakhomova and Ivan N. Antonov and Vyacheslav V. Razin and Elena D. Budylina and Alexey I. Belov and Alexey N. Mikhaylov and Anton A. Konakov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.07340},
year = {2024}
}