Respuesta de la “VCSEL-neurona” a un estímulo excitatorio. La inyección de luz polarizada ortogonalmente (Pin⊥) conmuta la polarización de la luz emitida por el VCSEL de paralela a ortogonal y la VCSEL-neurona pasa de estado inactivo a activo. La conmutación se produce a una potencia de entrada de tan solo 9μW. Al igual que en el caso de la excitación en neuronas un incremento en la intensidad del estímulo por encima del umbral de excitación no se traduce en un aumento de la intensidad de la respuesta.
El Dr. Antonio Hurtado, perteneciente al grupo de Optoelectrónica de la Universidad de Essex (Reino Unido), ha publicado recientemente un trabajo en el que propone el uso de un láser de semiconductor de cavidad vertical, VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, en sus siglas en inglés) para reproducir funciones básicas de una neurona. Mediante la inyección en el VCSEL de luz polarizada (proveniente de uno o dos láseres externos) esta VCSEL‐neurona es capaz de producir una respuesta “todo o nada” semejante a la que ocurre en neuronas cuando se sobrepasa el umbral de excitación para producir un potencial de acción. Además, la inyección externa de luz polarizada induce una conmutación de la polarización de la luz emitida por el VCSEL entre dos estados diferenciados (referidos como polarizaciones “paralela” y “ortogonal”) y que son utilizados para determinar el estado de la VCSEL‐neurona: cuando la polarización es “ortogonal” se considera que la VCSEL‐neurona está activa y cuando es “paralela” inactiva. Mediante esta sencilla técnica que combina la inducción de una respuesta “todo o nada” con conmutación de polarización asociada (Figura 1) es posible reproducir la respuesta de una neurona biológica a un estímulo excitatorio o inhibitorio.
Cabe destacar también que los VCSELs poseen una serie de ventajas inherentes en comparación con otro tipo de láseres, lo que los convierten en unos dispositivos idóneos para imitar el comportamiento de las neuronas biológicas. A sus bajos costes de fabricación, hay que añadir su reducido consumo de potencia, gran eficiencia de acoplo a fibras ópticas, y su facilidad para ser integrados en circuitos con gran número de elementos (arrays en 2 dimensiones por ejemplo). Por otro lado, son un buen modelo de células neuronales ya que permiten una amplia interconexión con bajos niveles de interferencia a la vez que son capaces de operar a muy alta velocidad.
Preguntado por las nuevas implicaciones y posibles aplicaciones prácticas de este trabajo el Dr. Antonio Hurtado se mostró confiado al destacar que “hemos descrito un modelo de una neurona óptica individual basada en un VCSEL que es capaz de trabajar a una velocidad mayor que las propias neuronas biológicas y que se puede desarrollar usando una técnica experimental muy sencilla. En nuestra opinión, este trabajo abre la puerta al uso de estos dispositivos para nuevas aplicaciones en campos muy diversos, que van desde las redes ópticas neuronales y la computación óptica a la neurociencia.”
NOMBRE:Alexander Sayago Maldonado C.I:16232455
EES SECCION:1
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