Kwabena Boahen位于斯坦福大学的实验室简直是一尘不染，不同于一般的神经系统实验室，没有散乱的吸液管和堆砌如山的化学瓶。试验室台上取而代之的是一个孤零零的电路板，其中置有一个特别的芯片。该晶体管在典型的计算机芯片中被用做高速运算，但这些貌似一簇微晶体管的微处理器被用来模仿神经元的电学特性。该晶体管被设计来模仿视网膜细胞，耳蜗细胞，甚至人体海马细胞（一个位于脑部深处，用来分类和存储信息的单元）的功能行为。
Boahen的试验室虽然规模很小，但发展迅速。科学家和工程师使用一种他们称之为“神经形态（neuromorphing）”的方法建立复杂的电子电路，用来模仿神经电路的工作方法。他们的工作利用了很多大脑不同部位应对刺激的解剖图，这些解剖图是世界上许多神经科学家经过多年潜心研究的成果。
苏黎世神经信息学院的罗德尼.道格拉斯教授说“通过技术和理论上的新突破，我们应该能够探索大脑工作情况。可以解决一些难题，这些难题目前利用最先进的数字设备尚不能解决。其中的一个研究方法就是建立硬件模型来模拟神经电路工作的情况。”
其中最让人着迷的是大脑的记忆才能，神经科学家为此已经花费了数十年来研究。这种能力似乎是根植于人脑中的海马体，因为它一旦损坏会导致健忘症。
对人体海马神经和大脑其他部分的深入研究已经部分揭示了神经行为如何产生回忆。神经元对信息差采用电脉冲的形式进行编码，可以传送到其他神经元。当两个连接的神经元频繁重复激发放电（firing）时，它们间的连接得到加强，因此首先放电的神经元就可以触发后面的神经元放电。这一过程正如神经科学家所知那样，在多个相邻神经元上发生，产生了一个网络，连接不同的神经元和编码和以及进行信息的连接。
为了更好地了解神经元是如何工作的，Boahen和研究生约翰阿瑟开发了基于海马CA3区层的芯片。CA3夹在在两个其他神经元层之间，其中一个接收来自大脑皮层的信息，另一个传递返回信息，CA3被认为是记忆发生的地方，在这一区信息被存储和联系起来。
每个电路单元模型是由一簇晶体管组成，以模仿神经元的活动。硅单元被排列成32×32阵列，每个都进行编程以便同周围21个单元保持简单连接。最开始，神经元间的联系都被关闭，模拟“沉默突触（Silent synapses一类只有突触结构而没有信息传递功能的突触，通常称这种突触为沉默突触。这种沉默突触在一定条件下可转化为有功能的突触，这种转化可能与学习和记忆的基础原理有关。研究发现增加突触前神经元的活动，可以将这种沉默突触快速转化为有功能的突触。）
然而，Boahen解释说，该芯片有能力改变神经元联系的程度，模仿神经元在工作时发生了什么。
阿瑟在电脑上演示了整个模拟过程，芯片记住了之前输入的信息。
斯坦福大学的研究者计划增加芯片的电路，以便模仿齿状海马层。这更加复杂，Boahen说：“我们希望给它一个A，能够唤起对整个字母表的记忆。”
该团队还开发其他的“神经形态”芯片，最近雄心勃勃的计划建立大脑皮层的模型。大脑皮层其错综复杂的结构使我们能够进行复杂运算。该模型的第一代设计将包括一个含有16个芯片的电路板，每个芯片包含256×256硅神经元阵列。
制造芯片模仿皮质、海马单元及视网膜，Boahen希望这些能够更好地理解大脑是如何工作的，并最终帮助设计神经义肢，如人工视网膜。
这些研究人员不仅需要神经系统方面的知识，还需要知道如何设计芯片，这项研究走在了时代的前沿。
作者：
2007-5-17