Ziel
Sophisticated information processing is required for the huge amounts of data routinely generated. Taking a cue from nature, this project proposes to combine natural neurons, in themselves highly efficient, parallel processing units, with custom designed microelectronic chips. Cell colonies will be grown on arrays of electrodes, which will serve to both stimulate and record cellular response. Driving circuitry, signal-processing electronics and a microcontroller will be integrated on-chip. Dedicated microfluidics will be used to nourish the cells and provide chemical stimulus. Using spatial image filtering as a model, algorithms and data processing methods will be devised to achieve a trainable, reproducible output upon specific stimulation patterns. This electronic platform represents a new paradigm in information processing, which could overcome the hurdles which have obstructed the development of parallel processing units based on Si alone Sophisticated information processing is required for the huge amounts of data routinely generated. Taking a cue from nature, this project proposes to combine natural neurons, in themselves highly efficient, parallel processing units, with custom designed microelectronic chips. Cell colonies will be grown on arrays of electrodes, which will serve to both stimulate and record cellular response. Driving circuitry, signal-processing electronics and a microcontroller will be integrated on-chip. Dedicated microfluidics will be used to nourish the cells and provide chemical stimulus. Using spatial image filtering as a model, algorithms and data processing methods will be devised to achieve a trainable, reproducible output upon specific stimulation patterns. This electronic platform represents a new paradigm in information processing, which could overcome the hurdles which have obstructed the development of parallel processing units based on Si alone
OBJECTIVES
The overall goal is to establish a novel method of information processing (IP) by combining natural neurons with Si technology. This will be pursued by realizing a prototype of a bioelectronic circuit + establishing its IP capabilities.
The scientific objectives are
(1) establishing direct Si/cell information transfer
(2) achieving reproducible, trainable results upon stimulation of cell colonies
(3) finding IP methods to communicate with cell colonies
(4) processing of analog/digital information by cell colonies
(5) developing new, fast ways to process multidimensional data
(6) using deterministic signal components and the intrinsic noise and variability of neuronal cultures to solve image processing problems
(7) modifying the IP procedure of the neurons by changing boundary conditions
(8) creating a prototype bioelectronic device for image processing.
DESCRIPTION OF WORK
A consortium of 5 partners has been formed, with complementary expertise in:
A) cell cultivation, cell/electrode interface chemistry, nerve signal processing
B) CMOS design of microelectronics and transducer structures
C) fabrication technologies for micro-optics and microfluidics
D) microfluidics, manipulation of liquids in the sub-microliter range
E) data processing algorithms, nerve signal processing.
The technical work is organized into 5 work packages:
1) CMOS and Electronics Design
2) Cell/Silicon Interface
3) Microfluidics
4) Testing and Validation
5) Information Processing (IP).
To achieve the scientific objectives, Work Package (WP) 1-4 will focus on designing and fabricating a bioelectronic platform.
The technological objectives are:
1. Development of a dedicated CMOS microsystem (Realization of bio-compatible CMOS transducer structures for recording and stimulation; Integration of driving/control electronics, data pre-processing and A/D conversion units on one chip,
2. Interfacing wet ware and hardware including cell cultivation (Applying new technology for cell adhesion; Using cell cultures from stem cells),
3. Implementation of an appropriate microfluidic system (Maintaining cell viability;Development of a microfluidic delivery/dosing system for spatially resolved chemical stimulation of colonies),
4. Assembly and testing of the IP chip; Development of a combined CMOS/microfluidic platform to host cell colonies); WP will first assess to what extend the chip may be used for spatial filtering of images, using computer simulation. With the combined CMOS/microfluidic device real tests examining the IP capabilities of the chip will start.
Once the response properties of a single network have been ascertained, more complex systems will be studied. WP6 focusses on the exloitation of the results, WP7 on the Management of the project.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften klassische Mechanik Strömungsmechanik microfluidics
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Zellbiologie
- Naturwissenschaften Informatik und Informationswissenschaften Datenwissenschaften Datenverarbeitung
- Naturwissenschaften Mathematik angewandte Mathematik mathematisches Modell
- Naturwissenschaften Informatik und Informationswissenschaften künstliche Intelligenz Computational Intelligence
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Daten nicht verfügbar
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Koordinator
67663 KAISERSLAUTERN
Deutschland
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.