瑞典大学的研究人员开发出可以让捕蝇草折断的人工神经元

瑞典研究人员开发人工神经元
图片来源:Nature.com

研究人员首次展示了一种人工有机神经元,一种神经细胞,它可以与活的植物和人工有机突触结合在一起。神经元和突触都是由打印的有机电化学晶体管制成的。

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当连接到食肉捕蝇草时,人工神经细胞发出的电脉冲可以使植物的叶子闭合,尽管没有苍蝇进入捕蝇草的陷阱。有机半导体可以传导电子和离子,因此有助于模拟植物中基于离子的脉冲(动作电位)产生机制。在这种情况下,小于0.6 V的小电脉冲可以在植物体内诱发动作电位,进而导致叶片闭合。

“我们选择捕蝇草是为了清楚地展示我们如何用人工有机系统控制生物系统,并让它们用同样的语言交流,”Simone Fabiano说,她是Linköping大学有机电子实验室有机纳米电子学的副教授和首席研究员。

2018年,Linköping大学的研究小组率先开发出互补性和可打印的有机电化学电路,也就是说,n型和p型聚合物都具有负电荷和正电荷。这使得制造打印互补有机电化学晶体管成为可能。该小组随后对有机晶体管进行了优化,使它们可以在印刷机上在薄塑料箔上制造。数千个晶体管可以打印在一个塑料基板上。该小组与隆德和哥德堡的研究人员一起,使用打印的晶体管来模拟大脑的神经元和突触生物系统.研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

一个女孩走在大学校园的街道上
Linköping大学校园。图片来源:Toheeb Adigun (Wikimedia Commons)

有机电子学实验室博士后研究员Padinhare Cholakkal Harikesh说:“这是我们第一次利用晶体管根据离子浓度开关的能力来调节峰值频率。”频率的峰值给出了引起生物系统反应的信号。

“我们还表明,神经元和突触之间的连接具有一种学习行为,称为赫比学习。信息存储在突触中,这使得信号越来越有效,”Simone Fabiano说。

他们希望人工神经细胞可以用于敏感的人体假肢,缓解神经疾病的植入式系统,以及软智能机器人。

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“我们已经开发了基于离子的神经元,类似于我们自己的神经元,可以连接到生物系统。有机半导体有许多优点——它们具有生物相容性、生物可降解性、柔软性和可成形性。它们只需要低电压就能工作,这对植物和脊椎动物都是完全无害的。”有机电子实验室博士后研究员杨志远解释道。

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山姆·德雷珀()为网上编辑可穿戴技术betway体育开户专门从事运动和健身领域,但也对市场上任何新的生活方式小工具充满热情。可以通过press(at) wearab-technologies.com联系Sam。