一项新的研究表明，由有机成分制成的人造神经元可以与生物系统相结合——在这种情况下，捕蝇草(捕蝇草属muscipula)，并发出可以被自然系统解读的信号。
动物虐待问题
科学总是能从生物学和技术的融合中找到丰富的灵感来源。我们对神经系统的深入了解以及微芯片设计的快速发展产生了像脑-机接口这是迈向大脑植入物．
但信息动物权利组织医师责任医学委员会上周发布的一份报告，在一定程度上强调了将生物系统和非生物系统结合起来的难以置信的困难。
这些指控针对的是埃隆·马斯克的大脑植入公司，Neuralink在加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)的设施中，用于测试该公司旗舰植入物的实验的猴子被关押在那里。
最令人不安的指控是，参与这项研究的猴子没有得到足够的兽医护理。非人类灵长类动物很少被用于研究，因为它们的护理涉及成本和严格的监管，而且医生委员会表示，猴子被虐待的说法将会被证实调查由美国农业部动植物卫生检验局检查。
硅安全
这些报告强调了神经技术研究中一个独立的、更根本的问题，这个问题超越了动物福利的潜在失败:大脑与传统电子元件的相互作用不好。
”通常用于神经技术的硅基电路存在一些限制，如刚性、生物相容性差、电路复杂性高以及与生物系统根本不同的操作机制。西蒙粒入球林雪平大学的助理教授。这种糟糕的生物相容性意味着参与这类研究的动物越来越多风险脑损伤和感染的危险的医师委员会他们在诉状中表示，参与神经连接公司研究的23只猴子中，有15只在实验前或实验中死亡。
法比亚诺是一本新的纸这为设计神经技术提供了另一种途径，可以创造出与生物环境一起更安全有效地工作的植入物。
生物神经元依赖带电离子的传输来发挥作用。例如，信号在大脑中传递的动作电位需要钙离子流和钾离子流分别进出细胞。但是电子设备的运作方式完全不同，它使用的是电子流。
法比亚诺的团队设计了一种由塑料和碳制成的人造神经元，可以绕过硅技术面临的许多问题。他解释说:“我们开发的人工神经元是基于所谓的混合离子电子导电聚合物，即既能传输离子又能传输电子的聚合物。”法比亚诺说，这种特性可以提高他们有机系统的生物相容性。
人工信号帮助捕蝇器合上
为了测试他们的人造神经元，研究人员使用了一个不寻常的模型，一个甚至没有传统神经系统的模型:捕蝇草。法比亚诺解释说，该团队希望为他们的研究提供一个“易于处理”的模型系统。捕蝇草和其他植物一样，没有神经或神经元，但可以产生动作电位。虽然在许多植物中，这些动作电位的确切功能仍然是一个谜，但在食肉捕蝇草中，它们被利用来让植物迅速对毫无戒心的猎物闭上嘴巴。
法比亚诺和他的团队通过电极将人造神经元连接到捕蝇器上，只需通过人造神经元发射输入信号，就能迫使捕蝇器闭上嘴巴。
在这段视频中，可以看到人工神经元输入的动作电位诱导捕蝇草的叶瓣闭合。来源:Harikesh et al。
神经元利用生物激发的离子信号并不是它们唯一的好处。法比亚诺解释说，这种聚合物可以浇铸在纸张和塑料等材料上，使它们具有柔韧性。这些神经元的工作电压大约是硅基系统所需电压的十分之一。法比亚诺说，除了使设备更适合有机环境外，这还可能实现无电池设备。
这项研究仍处于早期阶段。将设备集成到复杂的神经系统中需要更多的创新。法比亚诺解释说，该团队的下一个目标是生产一种在频率和能量效率方面与生物神经元相匹配的设备。”我们可以通过缩小器件尺寸和改善混合离子-电子导电聚合物的电响应来实现这一目标。”
参考: Harikesh PC, Yang C, Tu D，等。离子介导的有机电化学神经元和突触。Nat Commun。2022.doi:10.1038 / s41467 - 022 - 28483 - 6
