瑞典大学的研究人员开发出可以让捕蝇草发出咔哒声的人造神经元

瑞典研究人员开发人造神经元
图片来源:Nature.com

研究人员首次展示了一种人造有机神经元,一种神经细胞,它可以与活的植物和人造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。

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在连接到肉食性捕蝇草时,来自人造神经细胞的电脉冲可以使植物的叶子合上,尽管没有苍蝇进入捕蝇草。有机半导体可以传导电子和离子,因此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的小电脉冲可以诱导植物的动作电位,从而导致叶片闭合。

“我们选择捕蝇草,这样我们就可以清楚地展示我们如何用人工有机系统引导生物系统,并让它们用同一种语言交流,”Simone Fabiano说,她是有机电子实验室的副教授和有机纳米电子学的首席研究员,Linköping大学,Campus Norrköping。

2018年,Linköping大学的研究小组率先开发出互补和可打印的有机电化学电路,即n型和p型聚合物,它们可以传导负电荷和正电荷。这使得打印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,这样它们就可以在印刷机上在薄塑料箔上制造。在一块塑料基板上可以打印出数千个晶体管。该小组与隆德和哥德堡的研究人员一起,使用打印的晶体管来模拟人脑的神经元和突触生物系统.研究结果已发表在《自然通讯》杂志上。

一个女孩走在大学校园的街道上
Linköping大学校园。图片来源:Toheeb Adigun(维基共享资源)

有机电子实验室博士后研究员Padinhare Cholakkal Harikesh说:“这是我们第一次利用晶体管根据离子浓度开关的能力来调节峰值频率。”峰值频率给出了引起生物系统反应的信号。

“我们还证明了神经元和突触之间的连接有一种学习行为,称为赫比学习。信息存储在突触中,这使得信号越来越有效,”Simone Fabiano说。

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“我们已经开发出了基于离子的神经元,类似于我们自己的神经元,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、可生物降解性、柔软性和可成型性。他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。”有机电子实验室的博士后研究员Yang Chi-Yuan解释道。

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