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仿生芯片可再現生物神經元行為

來源:科技日報 發布時間: 2019-12-05 14:56:26

  科技日報北京12月3日電 英國《自然·通訊》雜志3日發表的一項最新突破,英國科學家報告了一種新型硅芯片,可再現生物神經元的電行為。利用他們的方法,科學家有望開發出仿生芯片來修復神經系統中因病而導致功能異常的生物電路。

  科學家們花了多年的時間來制造更加酷似生物神經元的芯片模型。但是,試圖在現代硅片上模擬天然構造時,依然存在著一定缺陷。因為芯片雖然在處理某些計算任務時可能比任何人都要快數百萬倍,但是神經元芯片的響應活動一旦與真實生物神經元差之毫厘,很可能最終執行效果就謬以千里。

  此次,英國巴斯大學研究人員阿蘭·諾格里特及其同事,設計了一種微電路模仿離子通道,其可以類似生物神經元的方式整合原始神經刺激并做出響應。之后,研究團隊在硅芯片中再現了單個海馬神經元和呼吸神經元的活動。通過60個電刺激方案,他們發現固態神經元產生的電響應,幾乎和生物神經元一模一樣。

  研究人員表示,呼吸神經元(比如他們建模的神經元)耦合呼吸節律和心臟節律,對呼吸性竇性心律不齊負責。因年齡或疾病而喪失這種耦合是睡眠呼吸暫停和心力衰竭的一種預后。他們認為,一種像呼吸神經元一樣適應生物反饋的裝置,或許可以在未來提供一種潛在的治療方法。

  總編輯圈點

  神經活動是最難以捉摸的人體現象,我們一直想將它在硅片上還原,但少數神經元放電的模擬好辦,一大群神經元就沒那么簡單了。此次模擬的成功令人鼓舞,不僅有利于制造醫療芯片和替代器官,還可能為仿生傳感器鋪就一條新路。像人一樣感知的機器或許不是夢。


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