Objectif
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.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.
- sciences naturelles sciences physiques mécanique classique mécanique des fluides microfluidics
- sciences naturelles sciences biologiques biologie cellulaire
- sciences naturelles informatique et science de l'information science des données traitement des données
- sciences naturelles mathématiques mathématiques appliquées modèle mathématique
- sciences naturelles informatique et science de l'information intelligence artificielle intelligence de calcul
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Programme(s)
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
Thème(s)
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Appel à propositions
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
Données non disponibles
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
Régime de financement
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Coordinateur
67663 KAISERSLAUTERN
Allemagne
Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.