Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/it/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/it/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
- scienze naturali scienze fisiche meccanica classica meccanica dei fluidi microfluidics
- scienze naturali scienze biologiche biologia cellulare
- scienze naturali informatica e scienze dell'informazione scienza dei dati trattamento dei dati
- scienze naturali matematica matematica applicata modello matematico
- scienze naturali informatica e scienze dell'informazione intelligenza artificiale intelligenza computazionale
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Programma(i)
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
Argomento(i)
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Invito a presentare proposte
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
Dati non disponibili
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
Meccanismo di finanziamento
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
Coordinatore
67663 KAISERSLAUTERN
Germania
I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.