研究人員首次展示了一種人工有機神經元

研究人員首次展示了一種人工有機神經元，一種神經細胞，可以與活植物和人工有機突觸相結合。神經元和突觸都是由印刷的有機電化學晶體管制成的。

連接到肉食性捕蠅草后，人造神經細胞發出的電脈沖會導致植物的葉子閉合，盡管沒有蒼蠅進入捕蠅器。有機半導體可以傳導電子和離子，因此有助于模擬植物中基于離子的脈沖(動作電位)生成機制。在這種情況下，小于0.6V的小電脈沖可以在植物中誘發動作電位，進而導致葉片閉合。

“我們選擇了捕蠅草，這樣我們就可以清楚地展示我們如何利用人工有機系統引導生物系統，并讓它們以相同的語言進行交流，”實驗室有機納米電子學副教授兼首席研究員SimoneFabiano說。有機電子學，林雪平大學，諾爾雪平校區。

互補電路

2018年，林雪平大學的研究小組率先開發出互補和可印刷的有機電化學電路——即使用n型和p型聚合物，它們可以傳導負電荷和正電荷。這使得構建印刷互補有機電化學晶體管成為可能。該小組隨后優化了有機晶體管，以便它們可以在印刷機上在薄塑料箔上制造。數以千計的晶體管可以印刷在一個塑料基板上。

該小組與隆德和哥德堡的研究人員一起使用印刷晶體管來模擬生物系統的神經元和突觸。研究結果已發表在著名的《自然通訊》雜志上。

“我們第一次利用晶體管根據離子濃度切換的能力來調節尖峰頻率”，有機電子實驗室的博士后研究員PadinhareCholakkalHarikesh說。尖峰頻率給出了導致生物系統反應的信號。

學習行為

“我們還表明，神經元和突觸之間的連接具有一種學習行為，稱為赫布學習。信息存儲在突觸中，這使得信號變得越來越有效”，SimoneFabiano說。

希望人工神經細胞可用于敏感的人體假肢、緩解神經疾病的植入系統和軟智能機器人。

“我們已經開發了基于離子的神經元，類似于我們自己的，可以連接到生物系統。有機半導體具有許多優點——它們具有生物相容性、可生物降解、柔軟且可成型。它們只需要低電壓即可運行，對植物和脊椎動物完全無害。”有機電子實驗室博士后研究員楊志遠解釋道。

該研究得到了克努特和愛麗絲瓦倫堡基金會、瑞典研究委員會、瑞典戰略研究基金會和瑞典政府在林雪平大學功能材料材料科學戰略研究領域等機構的資助。