新型仿生芯片可再现神经元行为：机器或将有“感觉”

发布时间：2019-12-04 发布者：亚时财经

据科技日报报道，英国《自然·通讯》杂志在12月3日发表了一项最新突破，英国科学家报告了一种新型硅芯片，可再现生物神经元的电行为。利用他们的方法，科学家有望开发出仿生芯片来修复神经系统中因病而导致功能异常的生物电路。

（图源：网络）

神经元就是神经细胞，是人体神经系统中的基础结构，也是最重要的组成部分之一。它在神经信息传递过程中起到承上启下的重要作用，有联络和整合输入信息并传出信息的能力。无论是身体的应激反应还是大脑控制身体活动，都离不开神经系统，确切的说是离不开神经信息的传递，而神经元正是传递神经信息的重要结构。

所以，神经元的重要性不言而喻。如果人体的神经元受到损失，那么他相应的周遭神经都会受到严重影响。也正因如此，这项新研究的成果显得更为重要，增加了“人造神经元”的可能性。

据了解，科学家们花了多年的时间来制造更加接近生物神经元的芯片模型。但是，试图在现代硅片上模拟天然构造时，依然存在着一定缺陷。因为芯片虽然在处理某些计算任务时可能比任何人都要快数百万倍，但是神经元芯片的响应活动一旦与真实生物神经元差之毫厘，结果可能谬以千里。

而此次，英国巴斯大学研究人员阿兰·诺格里特及其同事，设计了一种微电路模仿离子通道，其可以类似生物神经元的方式整合原始神经刺激并做出响应。之后，研究团队在硅芯片中再现了单个海马神经元和呼吸神经元的活动。通过60个电刺激方案，他们发现固态神经元产生的电响应，几乎和生物神经元一模一样。

研究人员表示，呼吸神经元（比如他们建模的神经元）耦合呼吸节律和心脏节律，对呼吸性窦性心律不齐负责。因年龄或疾病而丧失这种耦合是睡眠呼吸暂停和心力衰竭的一种预后。他们认为，一种像呼吸神经元一样适应生物反馈的装置，或许可以在未来提供一种潜在的治疗方法。

神经元（图源：网络）

神经元方面的疾病，最为常见和外显的就是运动神经元疾病。它往往会导致肌肉萎缩、侧索硬化和身体麻痹等病症，并且没有很好的治疗方案，大部分药剂也未能很高效地解决病症。现在这项新型芯片技术的出现，大概可以打破这个困境。

科技日报总编辑表示，神经活动是最难以捉摸的人体现象，我们一直想将它在硅片上还原，但少数神经元放电的模拟好办，一大群神经元就没那么简单了。此次模拟的成功令人鼓舞，不仅有利于制造医疗芯片和替代器官，还可能为仿生传感器铺就一条新路。像人一样感知的机器或许不是梦。

这也给人们提供了一个新思路，就是将此次研究成果用来进行机器人的仿生实验。既然这种芯片可以很好地模拟人的神经元行为，那是不是就可以用来为机器人打造类似人类的神经元，从而让它们也能拥有神经系统，拥有人的“感觉”，使仿生机器人更进一步？

亚洲时报综合

责任编辑：杨志杰

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