科学家创造能与自然生物系统整合的人工神经元并成功控制活体植物

新的人工神经元建立在该团队早期版本的基础上，后者是印在塑料薄膜上的有机电化学电路。由于它们是由可以传导正离子或负离子的聚合物制成的，这些电路构成了晶体管的基础。在新的研究中，该团队优化了这些晶体管，并使用它们来构建人工神经元和突触，并将它们与生物系统连接起来。

当晶体管检测到带有某些电荷的离子浓度时，它们会进行切换，产生一个信号，然后可以被其他神经元接收到。重要的是，生物神经元在这些相同的离子信号上运作，这意味着人工和自然神经细胞可以连接起来。

该研究的作者杨志远（音译）说：“我们已经开发了基于离子的神经元，与我们自己的神经元类似，可以与生物系统连接。有机半导体有许多优点--它们具有生物相容性，可生物降解，柔软且可成型。它们只需要低电压就可以工作，这对植物和脊椎动物都完全无害。”

为了演示这个新系统，研究人员将他们的人工神经元与一株活的维纳斯捕蝇草相连接。果然，来自人工神经元的电脉冲足以触发捕蝇草关闭其叶片，但电压低于0.6伏，足够温和，不会伤害植物。

耐人寻味的是，研究小组说，这些神经元展示了一种被称为“赫布学习”的记忆形式，即重复激活特定的突触，加强两侧的神经元，使该信号随着时间的推移更加有效。

该团队说，选择维纳斯捕蝇草作为演示对象是因为它的反应非常清晰，但最终人工神经元可以与动物甚至人类神经元整合。他们可能会发现自己在人工神经元和自然神经元之间架起了一座“桥梁”，以实现更灵敏的假肢、植入物和机器人技术。

最近的其他研究已经成功地制作了人工突触，利用多巴胺等神经递质化学品与合成电子系统进行交流。

这项新研究发表在《自然通讯》杂志上。

推荐阅读