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如果植入“电子神经”,麻痹的老鼠也能踢足球鲍哲南在Nature子杂志上刊登团队成果-量子比特,

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有电子神经的老鼠可以踢出不能动的球。

这件事现在发表在Nature的副刊《自然生物医学工程》上。研究小组由著名的华裔科学家鲍哲南率领。

而且,这种人工的“神经”就像是真正的神经一样,通过将生物体的神经信号传达给器官来发挥作用。

论文的另一位通讯作者[Tae-Woo Lee]说:

鲍哲南更直接地指出了可能性:它提供了更友好、更实用的可穿戴神经假肢的理论基础。

实际上,在因神经障碍而失去运动能力的患者的康复中,使用功能性电刺激在临床上并不少见。

问题是传统的神经康复装置离日常使用还很远

△图源:Neural Prosthetics:A Review of Empirical vs.Systems Engineering Strategies

另一方面,传统的设备一般依赖于外置的计算机,电力消耗大,生物相容性低。

另一方面,如果使用强度一定的电脉冲刺激身体,肌肉可能会剧烈收缩而产生不适。

在刺激的开始和停止阶段使用电压灯的话,需要功能发生器,体积会变大。

因此,首尔大学和斯坦福大学的研究者们着眼于人工神经。

具体来说,提出了可以伸展的神经形态释放神经(SNEN)

SNEN可以绕过受损的神经,通过软神经接口和拉伸的电子系统重新引导电生理信号,发送到肌肉,起到替代受损神经功能的作用。

在结构上,有机半导体纳米线是人工突触,碳纳米管(CNT)应变传感器是人工肌肉的主轴。

也就是说,研究者们建立了“人工本体传感器”,它不借助外部计算机的力量,而是为电子神经提供实时反馈。

身体中的本体接受器位于运动器官感觉神经的末端,将运动引起的刺激信号转化为神经冲动传递给中枢神经系统,可以稳定身体姿势,调节身体运动。

生物输入动作电位(AP)信号被输入到人工开关,传送到突触晶体管。

碳纳米管应变传感器检测肌肉应变,调节人工体外输出电压。

然后,被模拟反馈控制的突触前的电压脉冲被施加到人工突触晶体管的栅极,突触后的放电输出信号刺激鼠标脚的肌肉。

这样的话,和真正的神经一样,强度会慢慢上升或下降的电信号。

它还实现了传统微处理器1/150的功耗

实验结果显示,植入这种人工神经的老鼠成功地恢复了腿部的活动。你可以在跑步机上行走和奔跑。

然后正如开头所展示的那样,研究者们还踢了球。

通信作者Tae-Woo Lee显示:

研究小组这个研究,是由斯坦福大学鲍哲南教授和首尔大学Tae-Woo Lee教授带领的国际小组的东西。

鲍哲南是著名的华裔化学家,中国科学院外籍院士,美国国家工程院院士,美国文理科学院院士,现任斯坦福大学化学工程系教授。

她在有机电子材料和器件领域享誉全球,被公认为印刷有机电子和生物有机电子的先驱、领军人物。

[Tae-Woo Lee]现任[首尔大学][材料科学与工程系]、化学与生物工程系]教授,担任[斯坦福大学]客座教授。

参考链接:[1]https://www.nature.com/articles/s41551-022-00918-x [2] https://spectrum.ieee.org/artificial-nerves

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