科学探索|人造神经元成功操纵植物 让捕蝇草强行闭合

【科学探索|人造神经元成功操纵植物 让捕蝇草强行闭合】二次元中里常用的解决方法是将神经与硬件设备(包括各种电缆)相连,以达到控制的目的,当然了,我们现在的科技水平还做不到 。于是有人就提出,能不能通过传感器感知特定的场景来自动的完成相应的动作,也就是“让义肢它自己的想法”?你别说,这个真可以有 。人造一个神经元,直接让捕蝇草遭四周空无一虫的时候也能闭合:

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对,你没听错,人造了一个神经元 。将捕蝇草的生物细胞与这个特殊的神经元相连,就能模拟大脑处理和传递信息,向捕蝇草的叶片“强加”一个“意识” 。
(人造神经元:你自闭吧!捕蝇草:好的)

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还不仅如此,进行实验的科学家还配合制作了神经突触,两者连接,就相当于人造了一个局部的神经突触系统 。能够进行赫布学习,具有短期可塑性的那种 。
这个“人造神经系统”来自一篇近期发表在 Nature 子刊 Nature Communications 上的论文,华人共同一作 。作者在论文中还表示,这种人工制造的局部神经系统定义了一个新的前景:未来,这一人工系统或许能与植物、无脊椎动物和脊椎动物的生物信号系统(如中枢神经系统)进行连接或更复杂的整合 。啊这,更复杂是指……
“印刷喷涂”而成的人工神经元
先从人造神经元开始说起 。这种神经元简称 OECN,全名有机电化学神经元(Organic ElectroChemical Neurons) 。它基于有机电化学晶体管(OECTs)制成,是研究团队在 2018 年时开发的一种新型材料,使用丝网印刷和喷涂组合制成,可以在一张塑料薄片上印刷成千上万个 。它的特性就是高度的生物相容性,这使得这种晶体管制成的神经电路具有离子介导的尖峰机制,与生物系统的信号特征非常相似 。

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将这些元件组合在一起,就能创建一个模拟神经元行为的微型电路:

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也因此,人造神经元的运行机制类似于生物神经细胞 。在静止状态下,神经细胞的外侧带有多余的正电荷,细胞内侧带有多余的负电荷,同时,在膜电压超过给定阈值时,生物神经元就能产生脉冲 。而人造神经元则通过向输入端注入电流产生尖峰,实现一种类似的动作电位的传导,还能调节电解质的离子浓度控制尖峰频率 。将人造神经元与捕蝇草连接,根据神经元的放电频率就能诱导其肺叶闭合:

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加入突触,形成神经网络
但单个神经元对于生物体来说是没有意义的,研究团队的一位科学家表示:神经元和突触一起构成了大脑的基石 。
于是,团队也制造了人工突触 OECSs,全称有机电化学突触(Organic ElectroChemical Synapses) 。突触与神经元采用相同的结构制造,通过在通道中施加栅极电压脉冲,使人工突触导电性可以长期增加:

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