科學家用導電塑料制成人造神經元

科技日報北京9月23日電 （記者張夢然）瑞典林雪平大學團隊開發出一種由導電塑料制成的人造神經元，能夠模擬生物神經元的高級功能，同時表現出多達17種關鍵特性。相關成果發表在最近的《科學進展》期刊上。這項人造神經元突破，為新一代可植入人體的傳感器、醫療器件以及先進機器人技術帶來了廣闊前景。

長期以來，神經形態工程的目標之一就是讓電子器件模仿生物神經元的行為。然而，傳統硅基電子器件難以與人體內的神經細胞有效溝通，因為它們運行的物理機制不同。為此，研究團隊轉向一類被稱為共軛聚合物的柔性有機材料，這類材料不僅能夠傳導電子，還能傳輸離子，具備與生物系統自然交互的獨特優勢。

研究團隊此次制造的人工神經元，能夠實現一種名為“反重合檢測”的信息處理功能——僅當某一輸入信號存在而另一信號缺失時，神經元才會被激活。這種機制在人類神經系統中廣泛存在，是觸覺感知等復雜感知過程的關鍵原理。該能力使得未來在假肢或機器人中集成更靈敏、更智能的觸覺成為可能。

這項研究證明，有機電子學不僅僅是硅基電子的柔性替代品，更有潛力實現新型神經形態計算，將生物學與電子學真正連接起來。在追求功能先進性的同時，團隊也致力于簡化人工神經元的基本結構。早在2023年初，他們已構建出了人工神經細胞，能模擬生物神經元22項關鍵特性中的15項。但當時的設計依賴多種組件，限制了其實際應用。

如今，團隊進一步優化技術，將整個系統濃縮為一個有機電化學晶體管，結構極為精簡，卻仍能表現多達17種神經元特性。這種新型人工神經元不僅功能更強，而且尺寸與真實人類神經細胞相當，具備高度的生物兼容性和集成潛力。

這是目前有報道過的最簡單且生物學相關性最高的人工神經元之一，為未來將人工神經元直接整合進活體組織或軟體機器人系統鋪平了道路。

【總編輯圈點】

科研人員研發出了一種柔軟的有機材料——導電塑料，其擁有獨特的離子調控和不對稱開關特性。用這種材料制成的晶體管，實現了不可思議的功能：不需要種種復雜組件，它“單槍匹馬”可造出接近人類神經細胞工作方式的神經元，還能模仿神經元十幾種不同特性。其功能強大，生物相容性好，未來完全可能直接與人體組織融合。我們能看到更智能的假肢、能更好調控神經系統的植入式醫療設備，或者打造感知力更為豐富的下一代機器人。