人造神經元成功實現信息傳遞

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【大紀元2020年06月04日訊】(大紀元記者李少維編譯)就像眼鏡可以調節視力一樣,科學家希望將來人造神經元可以輔助受損的大腦完成工作。近期一項研究在人造神經元如何向生物神經元傳遞信息方面邁出重要一步,利用光遺傳學傳遞信息,取代了以往研究使用的電子信號。

科學家已經開發了多種人造神經元,但是都不適合做為神經元假體,其中一個最大的困難在於大腦內神經元需要精確定位溝,可是這些人造神經元使用電流信號輸出,無法標靶特定的小範圍神經元。

這份新研究把人造神經元的電流信號轉換為光信號進行通訊,成功實現了對生物神經網小範圍神經元的控制。

研究者對實驗室培養三四週的生物神經元進行基因改造,注入一種對藍光敏感的海藻蛋白,使這些神經元具有響應藍光的能力,即遇到藍光的時候將被激活。

再把人造神經元的電流信號轉換成二元節拍的光信號,照向基因改造生物神經網內一個0.8X0.8毫米的小區域,發現標靶神經區內只有被藍光照到的生物神經元被激活。

研究稱,這種信息的傳遞要在特定的節奏下才會發生。研究者之一東京大學的列維(Timothée Levi)說:「我們成功的關鍵是了解到,人造神經元的節奏要和生物神經元協調。一旦找到合適的節奏,生物神經網將響應人造神經元發送的『曲調』。」

研究人員讓人造神經元嘗試了多個不同的節奏,找到最合適的一種。這個節奏和生物神經元之間連接的方式、神經元類型,以及它們改變和適應能力等多方面都有關係。

「這個系統與光遺傳學的整合是開發神經元假體邁出的關鍵一步,未來的仿生設備將具有在神經回路內和特定類型神經元通訊的能力。」列維說。

研究組有信心未來的假體設備可以替換受損的大腦回路,恢復大腦某些區域之間的通訊。◇

責任編輯:朱涵儒

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