我国学者在纳流体仿神经功能领域取得进展

　　

图 神经元（A）和纳流体忆阻器（B）示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：21790390、22125406）等资助下，中国科学院化学研究所/北京师范大学毛兰群教授和中国科学院化学研究所于萍研究员团队发展了一种聚电解质限域的流体忆阻器，利用单个器件首次实现了神经化学信号与电信号转导的模拟。该研究成果以“聚电解质限域流体忆阻器实现神经塑形功能（Neuromorphic functions with a polyelectrolyte-confined fluidic memristor）”为题，于2023年1月12日发表在《Science》期刊上。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adc9150。

　　仿神经突触是指人工制造的具有生物神经突触功能的元件，是实现脑机信号转换、智能传感以及神经假肢的关键功能单元。大脑的功能发挥与化学信号传导密切相关。然而，目前的仿突触器件只能实现对电信号的识别，很难直接感知化学信号，制备对于化学信号具有响应的人工突触（即实现类化学突触的功能）是神经智能传感与模拟领域的重要科学难题。

　　研究团队在长期从事脑神经电分析化学和限域离子传输研究的基础上，将两个领域交叉融合，提出基于限域流体器件发展仿神经突触功能的构思。在构建聚电解质限域流体体系的基础上，他们发现此体系具有忆阻器的特征，利用溶液中对离子在聚电解质刷限域空间内的传输，实现了器件的记忆效应，成功模拟了多种神经电脉冲行为。相比于传统固体器件，该流体器件具有可以与生物体系相比拟的工作电压和功耗。更为重要的是，基于流体体系的特征，此器件可以在生理溶液中实现神经递质对记忆功能的调控，模拟了突触可塑性的化学调控行为（图）。他们进一步利用聚电解质对不同对离子的识别能力，模拟了神经化学信号与电信号之间的转导，在化学突触的模拟研究中迈出了关键的一步。