仿生芯片可再現(xiàn)生物神經(jīng)元行為
英國《自然·通訊》雜志3日發(fā)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(xiàn)生物神經(jīng)元的電行為。利用他們的方法，科學家有望開發(fā)出仿生芯片來修復神經(jīng)系統(tǒng)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(jīng)元的芯片模型。但是，試圖在現(xiàn)代硅片上模擬天然構(gòu)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(wù)時可能比任何人都要快數(shù)百萬倍，但是神經(jīng)元芯片的響應(yīng)活動一旦與真實生物神經(jīng)元差之毫厘，很可能最終執(zhí)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(shè)計了一種微電路模仿離子通道，其可以類似生物神經(jīng)元的方式整合原始神經(jīng)刺激并做出響應(yīng)。之后，研究團隊在硅芯片中再現(xiàn)了單個海馬神經(jīng)元和呼吸神經(jīng)元的活動。通過60個電刺激方案，他們發(fā)現(xiàn)固態(tài)神經(jīng)元產(chǎn)生的電響應(yīng)，幾乎和生物神經(jīng)元一模一樣。
研究人員表示，呼吸神經(jīng)元（比如他們建模的神經(jīng)元）耦合呼吸節(jié)律和心臟節(jié)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(jīng)元一樣適應(yīng)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
