Khái niệm não matrioshka được Robert Bradbury phát minh để thay thế cho não Sao Mộc - một khái niệm tương tự như não matrioshka, nhưng trên quy mô hành tinh và được tối ưu hóa để giảm thiểu trễ truyền tín hiệu. Não matrioshka được thiết kế tập trung vào việc tăng công suất máy và hấp thu tối đa năng lượng mà ngôi sao phát xạ, trong khi não Sao Mộc nghiêng về tốc độ tính toán hơn.[3]

Một cấu trúc như vậy sẽ gồm hai hoặc nhiều hơn (thường là nhiều) quả cầu Dyson lồng vào nhau và bao quanh một ngôi sao. Phần lớn của cấu trúc sẽ gồm các máy tính nano. Những máy tính này phần nào cũng sẽ hấp thu năng lượng phát ra giữa các sao và không gian liên sao. Một lớp vỏ (hay một quả cầu Dyson trong thiết kế) sẽ hấp thụ năng lượng bức xạ từ bên trong, và tái phát xạ năng lượng ra lớp ngoài. Các máy tính nano của mỗi lớp vỏ sẽ được thiết kế để vận hành ở các nhiệt độ khác nhau; những lớp bên trong có thể có nhiệt độ nóng gần với ngôi sao, trong khi lớp ngoài nhiệt độ mát mẻ như không gian liên sao.

Ý tưởng chính của cỗ máy là việc hấp thu từng phần năng lượng "thấm qua" các lớp vỏ, số lượng vỏ (lớp) có thể được phát triển theo hướng này, phần còn lại là chi tiết.

Ý tưởng về bộ não matrioshka không hề vi phạm bất kỳ định luật vật lý nào hiện nay, mặc dù chi tiết kỹ thuật của kiến trúc rất đáng kinh ngạc, một dự án như vậy yêu cầu phải "tháo dỡ" phần lớn (hoặc tất cả) các hành tinh trong hệ hành tinh của sao làm vật liệu.