仿生芯片可再現(xiàn)生物神經(jīng)元行為

英國(guó)科學(xué)家報(bào)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(xué)家有望開發(fā)出仿生芯片來(lái)修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)中因病而導(dǎo)致功能異常的生物電路。

科學(xué)家們花了多年的時(shí)間來(lái)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(shí)，依然存在著一定缺陷。因?yàn)樾酒m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，但是神經(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，很可能最終執(zhí)行效果就謬以千里。

此次，英國(guó)巴斯大學(xué)研究人員阿蘭·諾格里特及其同事，設(shè)計(jì)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(tuán)隊(duì)在硅芯片中再現(xiàn)了單個(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，對(duì)呼吸性竇性心律不齊負(fù)責(zé)。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。