科学家们创造了一种基于盐和水混合物的功能性脑细胞

研究人员首次使用与大脑相同的水和盐成分模拟了称为突触的神经连接,为将生物学与电子学相结合的新兴领域做出了贡献离子电子学.

来自荷兰乌得勒支大学和韩国西江大学的研究小组声称受到人脑功能的启发,人脑还使用溶解在水中的称为离子的带电粒子在神经元内传输信号。

大脑处理信息能力的一个重要特征是突触可塑性,它允许神经元根据输入历史来调整它们之间的连接强度。

称为离子电子学忆阻器、设备“记住”之前流过多少电荷,使我们更接近于生成能够模仿人脑超能力的人工系统。

新突触的图形表示。(乌得勒支大学)

“它代表了计算机的重要进步,不仅能够模仿人脑的通信模式,而且还能够利用相同的媒介。乌得勒支大学的理论物理学家蒂姆·卡斯马(Tim Kamsma)。

离子电子忆阻器的形状像一个圆锥体,里面有水和盐的溶液,尺寸只有150×200微米,大约有三到四根并排的人类头发的宽度。电脉冲使离子通过锥形通道移动,电荷的变化导致离子运动的变化。可以测量和解码突触导电方式的变化,以了解输入信号是什么,代表一种记忆。

人工突触的显微图片。(Kamsma 等人,PNAS项目, 2024)

对于该设备来说,这还处于非常早期的阶段,而且一般用于离子电子学.然而,通道的长度影响忆阻器的记忆保留时间的方式已经表明,通道可以针对特定任务进行定制,就像它们在大脑中一样。物理学家还想看看这些合成突触如何以不同的方式组合在一起。

由于生产速度相对较快且成本低廉,新设计可以针对一系列未来的应用进行扩展。

“虽然已经存在能够处理基于固体材料的复杂信息的人工突触,但我们现在首次表明,这一壮举也可以使用水和盐来完成。卡姆斯玛。

“我们正在使用与大脑相同的介质的系统有效地复制神经元行为。

希望通过遵循蓝图由大脑提供因此,忠实地,我们将能够用自己的计算机接近大脑的容量和效率,而不是依赖传统的电气过程和组件。

对于研究人员来说,这也是一个强有力的例子,说明如何将理论和实验物理学结合起来,开辟新的科学领域——在创建人工突触时,给团队带来了一个“哇”的时刻。

“我以为哇!”卡姆斯玛。“见证从理论猜想到有形的现实世界结果的转变,最终产生这些美丽的实验结果,真是令人欣慰。”

该研究已发表在PNAS项目.

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