Nature子刊：构建人工神经细胞

　　

   

   

图片:Chi-Yuan Yang和Padinhare Cholakkal Harikesh，有机电子实验室的博士后研究人员，在示意图中展示了人类神经细胞及其功能是如何使用有机电化学晶体管构建的。

研究人员首次展示了一种人工有机神经元，一种神经细胞，可以与一种活的植物和一个人工有机突触结合在一起。神经元和突触都是由印刷的有机电化学晶体管制成的。

在连接到肉食性捕蝇草的时候，人造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。有机半导体可以同时导电电子和离子，从而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中诱发动作电位，从而导致叶子闭合。

“我们选择了维纳斯捕蝇器我们可以清楚地表明我们如何引导生物系统与人工有机系统,让他们用同一种语言交流”,说西蒙粒入球,副教授、首席研究员在有机纳电子学在有机电子实验室,林雪平大学校园北雪平。

2018年，Linkping大学的研究小组率先开发了互补和可打印有机电化学电路——即使用n型和p型聚合物，它们可以传导负电荷和正电荷。这使得制造印刷的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，使它们能够在薄薄的塑料箔上印刷。成千上万个晶体管可以印在一个塑料基板上。该团队与隆德和哥德堡的研究人员一起，使用打印出来的晶体管来模拟生物系统的神经元和突触。研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

有机电子实验室博士后研究员Padinhare Cholakkal Harikesh说:“这是我们第一次使用晶体管根据离子浓度切换的能力来调节峰值频率。”峰值频率发出的信号会引起生物系统的反应。

“我们还表明，神经元和突触之间的连接有一种学习行为，称为赫比安学习。信息储存在突触中，这使得信号传递越来越有效”，Simone Fabiano说。

人们希望，人工神经细胞可以用于敏感的人类假肢，用于缓解神经疾病的植入系统，以及软智能机器人。

“我们已经开发了基于离子的神经元，类似于我们自己的，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。”

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有机电化学神经元和突触与离子介导的尖峰