IEEE-websites plaatsen cookies op uw apparaat om u de beste gebruikerservaring te bieden.Door gebruik te maken van onze websites gaat u akkoord met het plaatsen van deze cookies.Lees ons privacybeleid voor meer informatie.Onderzoekers in Japan hebben een diamanten FET ontwikkeld met hoge gatenmobiliteitEen diamantsubstraat [grijs], waarvan het oppervlak met waterstof is beëindigd, is gelamineerd met een gespleten poortisolator [roze] van monokristallijn hexagonaal boornitride (h-BN).De grafietpoortelektrode, bronelektrode en afvoerelektrode worden bovenaan in het zwart weergegeven.Rechts: optische microscopie afbeelding van de gefabriceerde FET.Diamanten kunnen voor altijd zijn, schreef Ian Fleming, auteur van de James Bond-romans.Maar een cynische ingenieur zou eraan kunnen toevoegen: "Ja, voor altijd op het randje van praktisch zijn als materiaal voor halfgeleiders."Want ondanks de voordelen van het materiaal - een bandgap die groter is dan die van concurrerende siliciumcarbide en galliumnitride (GaN), uitstekende warmtegeleiding en het vermogen om bij veel hogere temperaturen en spanningen te werken dan silicium - vertroebelen de nadelen van diamant veel van de schittering van het materiaal.De kosten zijn een duidelijk obstakel.Vergeleken met silicium kan siliciumcarbide 30 tot 40 keer zo duur zijn, en GaN tussen 650 tot 1.300 keer zo duur.Synthetisch geproduceerd diamantmateriaal voor halfgeleideronderzoek heeft een prijskaartje van ongeveer 10.000 keer dat van silicium.Een ander probleem is het kleine formaat van diamantwafels, met de grootste commercieel beschikbare maat kleiner dan 10 vierkante millimeter.Dotering van het materiaal met behulp van ionenimplantatie is moeilijk en de activering van de ladingsdrager van het materiaal wordt minder efficiënt bij kamertemperatuur."Vanwege deze nadelen was het gebruik van diamant voor halfgeleiderapparatuur een uitdaging", zegt Takahide Yamaguchi, hoofdonderzoeker bij het Japanse National Institute for Materials Science (NIMS) in Tsukuba (50 kilometer ten noordoosten van Tokio) en de corresponderende auteur van een paper gepubliceerd in december over een diamanten veldeffecttransistor (FET) in Nature Electronics."En hoewel we ze niet hebben overwonnen, hebben we veelbelovende resultaten aangetoond met het materiaal dat de ontwikkeling van diamantapparaten zou kunnen vergemakkelijken voor toepassingen zoals stroomconversie met weinig verlies en snelle communicatie."Yamaguchi's "veelbelovende resultaten" verwijzen naar de ontwikkeling door een team van NIMS-onderzoekers, waaronder hijzelf, van een diamanten FET met hoge gatenmobiliteit.Dit vermindert geleidingsverlies en verhoogt de operationele snelheid.Bovendien vertoont de transistor een normaal-uit-gedrag: de stopzetting van de elektrische stroom door het apparaat wanneer de poortspanning wordt uitgeschakeld.Dit maakt het bijzonder geschikt voor faalveilige vermogenselektronische toepassingen, zegt Yamaguchi.De sleutel tot het succes van de onderzoekers is dat ze elektronenacceptoren (onzuiverheden) hebben kunnen verwijderen van het waterstofgetermineerde oppervlak van een diamant.Waterstofafsluiting bedekt het oppervlak van de diamant met waterstofatomen die zich binden aan de buitenste koolstofatomen.Wanneer het oppervlak wordt blootgesteld aan lucht, wordt het elektrisch geleidend omdat dotering op het oppervlak wordt geïnduceerd door geadsorbeerde acceptoren in de lucht."Een aantal R&D-projecten over de hele wereld hebben gebruik gemaakt van doping op waterstof-getermineerd oppervlak en oppervlakoverdracht om diamanten FET's te creëren", zegt Yamaguchi."Maar al deze apparaten vertoonden een zeer lage mobiliteit van slechts 1 tot 10 procent van de oorspronkelijke mobiliteit van diamanten, en in veel gevallen ook normaal gedrag."Het probleem, legt hij uit, is dat doping via oppervlakteoverdracht acceptortoestanden op het oppervlak van de diamant vereist, maar geïoniseerde acceptoren veroorzaken dragerverstrooiing die de mobiliteit van gaten vermindert.Doping door oppervlakteoverdracht maakt het ontwerp en de fabricage van diamanten FET's ook anders dan die van standaardapparaten.Dergelijke problemen hebben verhinderd dat apparaat- en circuitingenieurs serieus overwegen om diamanten FET's te implementeren.Om dit obstakel te overwinnen, gebruikt het NIMS-team monokristallijn hexagonaal boornitride (h-BN) voor de poortisolator, in plaats van een oxide zoals aluminiumoxide, de beste keuze.Ook hebben ze een nieuwe fabricagemethode bedacht die voorkomt dat het apparaat wordt blootgesteld aan lucht.Eerst hydrogeneren de onderzoekers het diamantoppervlak in een chemische dampafzettingskamer met behulp van waterstofplasma.Het substraat wordt vervolgens in een vacuümkoffer overgebracht naar een handschoenenkastje gevuld met argongas, waar het wordt gelamineerd met een gespleten h-BN dun kristal.Het resultaat is een FET "met een mobiliteit van gaten die vijf keer zo groot is als die van conventionele FET's die oxide-gate-isolatoren gebruiken, en meer dan twintig keer die van GaN- en SiC p-kanaal-FET's", zegt Yamaguchi.Hij voegt eraan toe dat FET's met een hoge gatenmobiliteit werken met een lagere weerstand, wat het geleidingsverlies vermindert."Dus een twintigvoudige toename van kanaalmobiliteit betekent een twintigste reductieverlies in het kanaal", legt hij uit.Dat is het goede nieuws.In zijn huidige vorm is de inrichting echter niet gereed voor praktisch gebruik.Het vereist bijvoorbeeld de toevoeging van een driftlaag, zodat het bestand is tegen hoge spanningen.Maar het toevoegen van zo'n laag verhoogt het geleidingsverlies."Toch, hoewel het apparaat nog niet klaar is voor echte toepassingen, toont ons onderzoek aan dat acceptoren niet nodig zijn om geleidbaarheid te induceren in diamant met waterstofeindgroepen, zoals eerder werd aangenomen", zegt Yamaguchi."De verlaging van de acceptordichtheid verbetert zelfs de mobiliteit en de prestaties van het apparaat."Bovendien zegt hij dat hun resultaten aangeven dat de ontwikkeling van diamanten FET's mogelijk is met behulp van standaardontwerpen.Met verder onderzoek gelooft hij dat ze de prestaties van het apparaat kunnen verbeteren en een praktische fabricagemethode voor massaproductie kunnen bedenken.En, met Ian Fleming in gedachten, voegt hij eraan toe dat de aankondiging afgelopen oktober in Japan van de ontwikkeling van een massaproductiemethode voor 2-inch diamantwafels suggereert: "Het zal niet eeuwig duren voordat de resterende uitdagingen zijn opgelost."Exponentiële groei komt tot neurale implantatenStelt u zich een draagbare computer voor die is opgebouwd uit een netwerk van 86 miljard schakelaars, in staat tot algemene intelligentie die geavanceerd genoeg is om een ​​beschaving in de ruimte op te bouwen, maar die slechts 1,2 tot 1,3 kilogram weegt, slechts 20 watt aan stroom verbruikt en beweegt als Jell-O terwijl hij beweegt.Er zit er nu een in je schedel.Het is een adembenemende prestatie van biologische evolutie.Maar er zijn geen blauwdrukken.Stel je nu eens voor dat je probeert uit te zoeken hoe dit wonder van de bio-elektronica werkt zonder een manier om de microschakelingen in actie te observeren.Dat is hetzelfde als een micro-elektronica-ingenieur vragen om de architectuur, microcode en het besturingssysteem op een geavanceerde processor te reverse-engineeren zonder het gebruik van een digitale logische sonde, wat een vrijwel onmogelijke taak zou zijn.Het is dus gemakkelijk te begrijpen waarom veel van de operationele details van de hersenen van mensen (en zelfs de hersenen van muizen en veel eenvoudigere organismen) zo mysterieus blijven, zelfs voor neurowetenschappers.Mensen beschouwen technologie vaak als toegepaste wetenschap, maar de wetenschappelijke studie van hersenen is in wezen toegepaste sensortechnologie.Elke uitvinding van een nieuwe manier om hersenactiviteit te meten - inclusief hoofdhuidelektroden, MRI's en microchips die in het oppervlak van de cortex zijn gedrukt - heeft grote vooruitgang opgeleverd in ons begrip van de meest complexe en meest menselijke van al onze organen.De hersenen zijn in wezen een elektrisch orgaan, en dat feit en de gelatineuze consistentie ervan vormen een moeilijk technologisch probleem.In 2010 ontmoette ik vooraanstaande neurowetenschappers van het Howard Hughes Medical Institute (HHMI) om te onderzoeken hoe we geavanceerde micro-elektronica zouden kunnen gebruiken om een ​​nieuwe sensor uit te vinden.Ons doel: luisteren naar de elektrische gesprekken die plaatsvinden tussen duizenden neuronen tegelijk in een willekeurig vingerhoedje hersenweefsel.Timothy D. Harris, een senior wetenschapper bij HHMI, vertelde me dat "we elke piek van elk neuron moeten registreren" in een gelokaliseerd neuraal circuit in een vrij bewegend dier.Dat zou betekenen dat je een digitale sonde moet bouwen die lang genoeg is om elk deel van het denkorgaan te bereiken, maar slank genoeg om fragiele weefsels die naar binnen komen niet te vernietigen. De sonde zou duurzaam genoeg moeten zijn om weken of zelfs maanden betrouwbaar op te nemen. terwijl de hersenen het lichaam door complex gedrag leiden.Verschillende soorten neurale sondes nemen activiteit op van het afvuren van neuronen: drie tanden van een Utah-array met één elektrode op elke tand [links], een enkele slanke wolfraamdraadelektrode [midden] en een Neuropixels-schacht met elektroden over de hele lengte [ geruit patroon, rechts]. Massachusetts General Hospital/Imec/Nature NeuroscienceVoor een elektrotechnisch ingenieur vormen die eisen een hele opgave.Maar meer dan een decennium aan R&D door een wereldwijd, multidisciplinair team van ingenieurs, neurowetenschappers en softwareontwerpers is eindelijk de uitdaging aangegaan en heeft een opmerkelijke nieuwe tool geproduceerd die nu in honderden laboratoria over de hele wereld wordt gebruikt.Als hoofdwetenschapper bij Imec, een toonaangevend onafhankelijk onderzoeks- en ontwikkelingsinstituut op het gebied van nano-elektronica, in België, zag ik de kans om geavanceerde halfgeleidertechnologie uit te breiden naar brede nieuwe delen van de biogeneeskunde en hersenwetenschap.Het bedenken en begeleiden van de technologische aspecten van dit ambitieuze project is een van de hoogtepunten van mijn carrière geweest.We hebben het systeem Neuropixels genoemd omdat het functioneert als een beeldapparaat, maar dan een die elektrische in plaats van fotonische velden registreert.Vroege experimenten die al aan de gang zijn, waaronder enkele bij mensen, hebben geholpen bij het onderzoeken van eeuwenoude vragen over de hersenen.Hoe produceren fysiologische behoeften motiverende drijfveren, zoals dorst en honger?Wat regelt gedrag dat essentieel is om te overleven?Hoe brengt ons neurale systeem de positie van een individu in een fysieke omgeving in kaart?De successen in deze voorstudies geven ons het vertrouwen dat Neuropixels de neurowetenschap in een hogere versnelling brengt die sneller inzicht zal geven in een breed scala van normaal gedrag en mogelijk betere behandelingen mogelijk zal maken voor hersenaandoeningen zoals epilepsie en de ziekte van Parkinson.Versie 2.0 van het systeem, vorig jaar gedemonstreerd, verhoogt het aantal sensoren met ongeveer een orde van grootte ten opzichte van de oorspronkelijke versie die slechts vier jaar eerder werd geproduceerd.Het maakt de weg vrij voor toekomstige hersen-computerinterfaces die verlamde mensen in staat kunnen stellen te communiceren met snelheden die die van een normaal gesprek benaderen.Met versie 3.0 die al in de vroege ontwikkeling is, zijn we van mening dat Neuropixels nog maar aan het begin staat van een lange weg van exponentiële groei in mogelijkheden, zoals de Wet van Moore.In de jaren vijftig gebruikten onderzoekers een primitieve elektronische sensor om de niet-vurende neuronen te identificeren die aanleiding geven tot de ziekte van Parkinson.In de 70 jaar daarna is de technologie ver gekomen, aangezien de micro-elektronica-revolutie alle componenten die in een hersensonde gaan, heeft geminiaturiseerd: van de elektroden die de kleine spanningspieken opvangen die neuronen uitzenden wanneer ze vuren, tot de versterkers en digitizers die versterken signalen en verminderen ruis, tot de dunne draden die stroom naar de sonde sturen en gegevens uitvoeren.Tegen de tijd dat ik in 2010 met HHMI-neurowetenschappers begon te werken, konden de beste elektrofysiologische sondes, gemaakt door NeuroNexus en Blackrock Neurotech, de activiteit van ongeveer 100 neuronen tegelijk registreren.Maar ze waren in staat om alleen cellen in de corticale gebieden nabij het oppervlak van de hersenen te volgen.De ondiepe sensoren hadden dus geen toegang tot diepe hersengebieden - zoals de hypothalamus, thalamus, basale ganglia en het limbisch systeem - die honger, dorst, slaap, pijn, geheugen, emoties en andere belangrijke percepties en gedragingen regelen.Bedrijven zoals Plexon maken sondes die dieper in de hersenen reiken, maar ze zijn beperkt tot het gelijktijdig bemonsteren van 10 tot 15 neuronen.We hebben onszelf een gewaagd doel gesteld om dat aantal met één of twee ordes van grootte te verbeteren.We hadden een manier nodig om duizenden elektroden ter grootte van een micrometer direct in contact te brengen met verticale kolommen van neuronen, overal in de hersenen.Om te begrijpen hoe hersencircuits werken, moeten we echt de individuele, razendsnelle activiteit van honderden neuronen registreren terwijl ze informatie uitwisselen in een levend dier.Externe elektroden op de schedel hebben onvoldoende ruimtelijke resolutie en functionele MRI-technologie mist de snelheid die nodig is om snel veranderende signalen op te nemen.Om deze gesprekken af ​​te luisteren, moet je in de kamer zijn waar het gebeurt: we hadden een manier nodig om duizenden elektroden ter grootte van een micrometer direct in contact te brengen met verticale kolommen van neuronen, overal in de hersenen.(Gelukkig hebben neurowetenschappers ontdekt dat wanneer een hersengebied actief is, gecorreleerde signalen zowel verticaal als horizontaal door het gebied gaan.)Deze functionele doelen dreven ons ontwerp in de richting van lange, slanke siliconen schachten vol met elektrische sensoren.We realiseerden ons echter al snel dat we met een groot materiaalprobleem te maken hadden.We zouden Imec's CMOS-fab moeten gebruiken om duizenden complexe apparaten in massa te produceren om ze betaalbaar te maken voor onderzoekslaboratoria.Maar CMOS-compatibele elektronica is stijf wanneer verpakt met een hoge dichtheid.Het team realiseerde zich dat ze twee Neuropixels 2.0-sondes op één headstage konden monteren, het bord dat buiten de schedel zit, en in totaal acht schachten met 10.240 opname-elektroden oplevert.imecDe hersenen daarentegen hebben dezelfde elasticiteit als Griekse yoghurt.Probeer strengen engelenhaarpasta in yoghurt te doen en ze dan een paar keer te schudden, en je zult het probleem zien.Als de pasta te nat is, zal hij buigen als hij erin gaat of helemaal niet naar binnen.Te droog en het breekt.Hoe zouden we schachten kunnen bouwen die recht naar binnen kunnen blijven en toch voldoende kunnen buigen in een wiebelend brein om maandenlang intact te blijven zonder aangrenzende hersencellen te beschadigen?Experts in hersenbiologie suggereerden dat we goud of platina gebruiken voor de elektroden en een organometaalpolymeer voor de schachten.Maar geen van deze is compatibel met geavanceerde CMOS-fabricage.Na wat onderzoek en veel engineering, vond mijn imec-collega Silke Musa een vorm van titaniumnitride uit - een extreem sterke elektrokeramiek - die compatibel is met zowel CMOS-fabrieken als dierenhersenen.Het materiaal is ook poreus, waardoor het een lage impedantie heeft;die kwaliteit is erg handig om stromen binnen te krijgen en signalen op te schonen zonder de nabijgelegen cellen te verwarmen, ruis te veroorzaken en de gegevens te bederven.Dankzij een enorme hoeveelheid materiaalwetenschappelijk onderzoek en sommige technieken die zijn ontleend aan micro-elektromechanische systemen (MEMS), zijn we nu in staat om de interne spanningen te beheersen die worden gecreëerd tijdens de afzetting en het etsen van de siliciumschachten en de titaniumnitride-elektroden, zodat de schachten consistent komen er bijna perfect recht uit, ondanks dat ze slechts 23 micrometer (µm) dik zijn.Elke sonde bestaat uit vier parallelle schachten en elke schacht is bezaaid met 1280 elektroden.Met een lengte van 1 centimeter zijn de sondes lang genoeg om elke plek in de hersenen van een muis te bereiken.Muisstudies die in 2021 werden gepubliceerd, toonden aan dat Neuropixels 2.0-apparaten gedurende meer dan zes maanden continu gegevens van dezelfde neuronen kunnen verzamelen terwijl de knaagdieren hun leven leiden.Het duizendvoudige verschil in elasticiteit tussen CMOS-compatibele schachten en hersenweefsel stelde ons tijdens dergelijke langetermijnstudies voor een ander groot probleem: hoe kunnen we individuele neuronen volgen als de sondes onvermijdelijk in positie verschuiven ten opzichte van de bewegende hersenen.Neuronen zijn 20 tot 100 µm groot;elke vierkante pixel (zoals we de elektroden noemen) is 15 µm breed, klein genoeg om de geïsoleerde activiteit van een enkel neuron vast te leggen.Maar gedurende zes maanden van gedrang kan de sonde als geheel tot 500 µm in de hersenen bewegen.Elke bepaalde pixel kan gedurende die tijd verschillende neuronen zien komen en gaan.Het meest voorkomende neurale opnameapparaat is tegenwoordig de Utah-array [bovenste afbeelding, links], die één elektrode heeft aan het uiteinde van elk van zijn tanden.Een Neuropixels-sonde [bovenste afbeelding, rechts] daarentegen heeft honderden elektroden langs elk van zijn lange schachten.Een afbeelding gemaakt met een scanning-elektronenmicroscoop [onder] vergroot de toppen van verschillende Neuropixels-schachten.De 1280 elektroden op elke schacht zijn afzonderlijk adresseerbaar, en de vier parallelle schachten geven ons een effectieve 2D-uitlezing, die vrij analoog is aan een CMOS-camerabeeld, en de inspiratie voor de naam Neuropixels.Die gelijkenis deed me beseffen dat dit probleem van neuronen die verschuiven ten opzichte van pixels direct analoog is aan beeldstabilisatie.Net als het onderwerp gefilmd door een trillende camera, zijn neuronen in een deel van de hersenen gecorreleerd in hun elektrisch gedrag.We waren in staat om kennis en algoritmen aan te passen die jaren geleden zijn ontwikkeld voor het oplossen van cameratrillingen om ons probleem van sondetrillingen op te lossen.Nu de stabilisatiesoftware actief is, kunnen we nu automatische correcties toepassen wanneer neurale circuits over een of alle van de vier schachten bewegen.Versie 2.0 verkleinde de headstage - het bord dat buiten de schedel zit, de geïmplanteerde sondes bestuurt en digitale gegevens uitvoert - tot de grootte van een miniatuur.Een enkele headstage en basis kunnen nu twee sondes ondersteunen, elk met vier schachten, voor een totaal van 10.240 opname-elektroden.Besturingssoftware en apps die zijn geschreven door een snelgroeiend gebruikersbestand van Neuropixels-onderzoekers, maken realtime bemonstering van 30 kilohertz mogelijk van de vuuractiviteit van 768 verschillende neuronen tegelijk, naar believen geselecteerd uit de duizenden neuronen die door de sondes worden aangeraakt.Die hoge bemonsteringssnelheid, die 500 keer zo snel is als de 60 frames per seconde die typisch worden vastgelegd door CMOS-beeldvormingschips, produceert een stortvloed aan gegevens, maar de apparaten kunnen nog niet de activiteit vastleggen van elk neuron waarmee contact wordt gemaakt.Voortdurende vooruitgang op het gebied van computergebruik zal ons helpen die bandbreedtebeperkingen in toekomstige generaties van de technologie te verminderen.In slechts vier jaar tijd hebben we de pixeldichtheid bijna verdubbeld, het aantal pixels waarvan we tegelijkertijd kunnen opnemen verdubbeld en het totale aantal pixels meer dan vertienvoudigd, terwijl de externe elektronica met de helft is verkleind.Dat het tempo van de vooruitgang dat op de Wet van Moore lijkt, is grotendeels gedreven door het gebruik van CMOS- en MEMS-fabricageprocessen op commerciële schaal, en we zien het voortduren.Een next-gen ontwerp, Neuropixels 3.0, is al in ontwikkeling en ligt op schema voor release rond 2025, met behoud van een cadans van vier jaar.In 3.0 verwachten we dat het aantal pixels opnieuw zal stijgen, zodat we misschien 50.000 tot 100.000 neuronen kunnen afluisteren.We streven er ook naar om sondes toe te voegen en de outputbandbreedte te verdrievoudigen of te verviervoudigen, terwijl we de basis nog een factor twee verkleinen.Het tempo van de vooruitgang dat op de Wet van Moore lijkt, is grotendeels te danken aan het gebruik van CMOS-fabricageprocessen op commerciële schaal.Net zoals dat gold voor microchips in de begindagen van de halfgeleiderindustrie, is het moeilijk om alle toepassingen te voorspellen die Neuropixels-technologie zal vinden.De acceptatie is enorm gestegen sinds 2017. Onderzoekers in meer dan 650 laboratoria over de hele wereld gebruiken nu Neuropixels-apparaten en een bloeiende open-sourcegemeenschap lijkt apps voor hen te maken.Het was fascinerend om de projecten te zien die zijn ontstaan: het Allen Institute for Brain Science in Seattle gebruikte bijvoorbeeld onlangs Neuropixels om een ​​database te maken met activiteiten van 100.000 neuronen die betrokken zijn bij visuele waarneming, terwijl een groep aan de Stanford University gebruikte de apparaten om in kaart te brengen hoe het dorstgevoel zich manifesteert in 34 verschillende delen van het muizenbrein.We zijn begonnen met het fabriceren van langere sondes tot 5 cm en hebben een pad gedefinieerd naar sondes van 15 cm - groot genoeg om het centrum van een menselijk brein te bereiken.De eerste proeven met Neuropixels bij mensen waren een succes, en binnenkort verwachten we dat de apparaten zullen worden gebruikt om de geïmplanteerde stimulatoren die de trillingen veroorzaakt door de ziekte van Parkinson beter te positioneren, met een nauwkeurigheid van 10 µm.Binnenkort kunnen de apparaten ook helpen identificeren welke regio's epileptische aanvallen veroorzaken in de hersenen van mensen met epilepsie, zodat corrigerende chirurgie de problematische stukjes elimineert en niet meer.Het eerste Neuropixels-apparaat [top] had één schacht met 966 elektroden.Neuropixels 2.0 [onder] heeft vier schachten met elk 1280 elektroden.Er kunnen twee sondes op één headstage worden gemonteerd.ImecToekomstige generaties van de technologie zouden een sleutelrol kunnen spelen als sensoren die mensen die 'ingesloten' raken door neurodegeneratieve ziekten of traumatisch letsel in staat stellen te communiceren met snelheden die die van een normale conversatie benaderen.Elk jaar ontwikkelen wereldwijd zo'n 64.000 mensen motorneuronziekte, een van de meest voorkomende oorzaken van een dergelijke beknelling.Hoewel er nog veel werk in het verschiet ligt om het potentieel van Neuropixels voor deze cruciale toepassing te realiseren, zijn we van mening dat snelle en praktische op de hersenen gebaseerde communicatie een nauwkeurige monitoring van de activiteit van grote aantallen neuronen gedurende lange tijd vereist.Een elektrische, analoog-naar-digitale interface van wetware tot hardware heeft lang op zich laten wachten.Maar dankzij een gelukkige samenloop van vooruitgang in neurowetenschappen en micro-elektronica-engineering, hebben we eindelijk een tool waarmee we de wonderen van de hersenen kunnen reverse-engineeren.Dit artikel verschijnt in het gedrukte nummer van juni 2022 als "Afluisteren op de hersenen".Auteur Barun Dutta [hierboven] van Imec bracht zijn expertise op het gebied van halfgeleiders naar het domein van de neurowetenschappen.Fred Loosen/ImecEen ongebruikelijke combinatie van big tech en big science creëerde Neuropixels, een fundamenteel nieuwe technologie voor het observeren van hersenen in actie.De alliantie creëerde ook een gedeelde wereldwijde faciliteit voor collaboratieve neurowetenschappen, vergelijkbaar met de CERN-deeltjesversneller voor hoge-energiefysica.De samenwerking begon met gesprekken tussen Barun Dutta en Timothy D. Harris in 2010. Dutta is hoofdwetenschapper van Imec, een toonaangevend non-profit onderzoeks- en ontwikkelingsinstituut op het gebied van nano-elektronica in België, en maakte gebruik van ultramoderne productiefaciliteiten voor halfgeleiders.Harris, die de groep voor toegepaste fysica en instrumentatie leidt aan de Janelia Research Campus van het Howard Hughes Medical Institute, in Virginia, had connecties met neurowetenschappers van wereldklasse die zijn visie deelden van het bouwen van een nieuw soort sonde voor observatie op neuronniveau van levende hersenen.Dutta en Harris rekruteerden bondgenoten uit hun instellingen en daarbuiten.Ze haalden $ 10 miljoen op van de HHMI, het Allen Institute for Brain Science in Seattle, de Gatsby Foundation en de Wellcom Trust om de intensieve R&D te financieren die nodig was om een ​​werkend prototype te produceren.Dutta leidde de inspanningen bij Imec om gebruik te maken van halfgeleidertechnologie die ontoegankelijk was voor de neurowetenschappelijke gemeenschap.Imec heeft met succes de eerste generatie Neuropixels-sondes geleverd aan zo'n 650 laboratoria wereldwijd, en de tweede generatie zal naar verwachting in 2022 worden uitgebracht.Naast een levendige open-sourcegemeenschap die is ontstaan ​​om software te ontwikkelen voor het analyseren van de grote datasets die door deze hersensondes worden gegenereerd, heeft het Allen Institute OpenScope gecreëerd, een gedeeld hersenobservatorium waaraan onderzoekers over de hele wereld experimenten kunnen voorstellen om hypothesen te testen over de hersenfunctie."Zie ons als de Intel van de neurowetenschappen", zegt Dutta."Wij leveren de chips, en vervolgens bouwen laboratoria en bedrijven en open-source softwaregroepen over de hele wereld code en doen experimenten met hen."