英國(guó)巴斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)近日研發(fā)出一種可再現(xiàn)生物神經(jīng)元電行為的硅芯片。利用這種方法,科學(xué)家有望開發(fā)出仿生芯片來(lái)修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)中因病導(dǎo)致功能異常的生物電路,該研究成果發(fā)表于12月初的《自然·通訊》雜志。
科學(xué)家們一直在研究制造更加類似生物神經(jīng)元的芯片模型。但是在現(xiàn)代硅片上模擬天然構(gòu)造依然存在著一定缺陷。芯片雖然在處理某些計(jì)算任務(wù)時(shí)可能比任何人都要快數(shù)百萬(wàn)倍,但神經(jīng)元芯片的響應(yīng)活動(dòng)一旦與真實(shí)生物神經(jīng)元差之毫厘,最終執(zhí)行效果很可能將謬以千里。
英國(guó)巴斯大學(xué)物理系阿蘭·諾格里特教授團(tuán)隊(duì)與布里斯托大學(xué)、蘇黎世大學(xué)和奧克蘭大學(xué)等合作,設(shè)計(jì)了一種微電路模仿離子通道,可以以類似生物神經(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(tuán)隊(duì)在硅芯片中再現(xiàn)了大鼠單個(gè)海馬神經(jīng)元和呼吸神經(jīng)元的活動(dòng)。通過(guò)60個(gè)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)律與呼吸性竇性心律不齊有關(guān)。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(yù)后。他們認(rèn)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(lái)提供一種潛在的治療方法。
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