科学家们开发出可能会用于人体的可伸展人工神经

旨在帮助患者绕过神经损伤的传统神经修复装置通常是刚性和耗电的。现在，科学家们已经开发出了可伸展的人工神经，它可以帮助瘫痪的老鼠在跑步机上跑步和踢球，同时消耗的能量不到典型微处理器的百分之一。科学家们建议，有一天这些人工神经可能会用于人体。

为了帮助因受伤或疾病而遭受神经损伤的患者恢复运动，科学家正在研究神经修复装置，可以帮助将信号从大脑传递到肌肉或神经。然而，首尔国立大学材料科学家，共同-资深作者Tae-Woo Lee表示，这些系统通常面临一些关键限制。

例如，传统的神经修复系统通常依赖于耗电的外部计算系统。他们通常也会用恒定强度的电脉冲刺激身体，突然增加或减少幅度，“这会导致肌肉剧烈收缩，使患者感到不舒服，”Lee说。

为了帮助产生更自然、舒适的运动，传统的神经假体系统可以在电刺激的开始和结束期间增加电压斜坡。然而，Lee说，这涉及到称为函数发生器的附加设备，这些设备通常是刚性和笨重的，以至于它们不适合人体。

在这项新的研究中，研究人员开发了模拟真实神经的高度可伸缩电子神经。像真正的神经一样，这些人工神经可以传递强度逐渐上升和下降的电信号。这些人工神经假体也仅消耗典型微处理器功率的约1/150。

新装置由一个可伸缩的有机半导体纳米线晶体管组成，该晶体管使用柔软的弹性水凝胶电极电刺激肌肉。这种生物启发或“仿生”装置的作用类似于人工突触，是连接人体神经元的连接点。

该装置通过离子凝胶耦合到检测应变的碳纳米管传感器。这就像一个人工的本体感受器，一个从身体内部接收信号的传感器，帮助它跟踪自己的位置和运动。研究人员使用这种人工本体感受器向电子神经提供实时反馈。这有助于防止人工神经过度刺激和过度训练小鼠腿部肌肉，而无需外部计算机控制运动。

在这项新的研究中，研究人员对麻醉的小鼠进行了实验，使其肌肉瘫痪，以模拟针对神经的损伤或疾病。他们发现，可以使用人工神经和本体感受器来产生协调、平滑的腿部运动，包括在跑步机上行走，跑步，或踢球。他们还表明，可以使用神经假体，通过从啮齿动物大脑记录的电信号来移动老鼠的腿。

“我们的工作是通过仿生电子神经向生物器官传递生物神经信号的第一个例子，”Lee说，“通过这项研究，似乎有可能为人类神经损伤提出新的解决方案和策略，如脊髓损伤、周围神经损伤和神经损伤，如Lou Gehrig病、帕金森病和亨廷顿病。”

除了潜在的医疗应用，“可伸展人工神经的源技术可能应用于各种医疗可穿戴技术，”研究合作者、加州斯坦福大学材料化学家、共同资深作者Zhenan Bao说。

审核编辑：彭静