Memristores sinápticos capacitivos basados en SnNb₂O₆ con dinámica LIF intrínseca para la detección neuromórfica de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Neurociencia
• Ingeniería Eléctrica

Sus antecedentes:

• Los trastornos neurológicos requieren herramientas de diagnóstico temprano.
• Los memristores sinápticos ofrecen potencial para la computación bioinspirada.
• La dinámica de integración y disparo con fuga (LIF) es crucial para la emulación de la función neuronal.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un memristor capacitivo basado en SnNb2O6 que emule una neurona biosináptica.
• Utilizar el dispositivo para el monitoreo de convulsiones epilépticas.
• Integrar la corriente postsináptica excitatoria (EPSC) tipo LIF del memristor con el análisis del electroencefalograma (EEG).

Principales métodos:

• Fabricación de un memristor capacitivo basado en SnNb2O6.
• Caracterización de la estabilidad del dispositivo y el comportamiento sináptico bajo varios protocolos de estimulación.
• Análisis mecanicista del comportamiento del memristor capacitivo.
• Implementación de la EPSC tipo LIF como núcleos de convolución en una CNN 1D para la clasificación de señales de EEG.

Principales resultados:

• El memristor demostró una conmutación bipolar bipolar estable y una respuesta capacitiva durante 500 ciclos.
• Se activó una EPSC de tres etapas tipo LIF altamente reproducible mediante un estímulo de pulso único.
• La respuesta del dispositivo transitó entre estados transitorios y persistentes al ajustar el retardo de lectura.
• Se logró una precisión de clasificación del 95,8% para tres estados relacionados con la epilepsia en el conjunto de datos de Bonn.

Conclusiones:

• El memristor capacitivo emula con éxito la dinámica de las neuronas biosinápticas.
• El dispositivo muestra un potencial significativo para el monitoreo de convulsiones epilépticas en chip.
• La integración con la CNN 1D permite una clasificación precisa de los estados de epilepsia a partir de las señales de EEG.