硅芯片上的人造神经元的行为就像真实事物一样，是科学家发明的，这是首创的成果，它为治疗慢性疾病(例如心力衰竭，阿尔茨海默氏病和其他神经元疾病)的医疗设备提供了巨大的发展空间。退化。
至关重要的是，人造神经元不仅表现得像生物神经元一样，而且仅需要微处理器的十亿分之一的功率，因此非常适合用于医疗植入物和其他生物电子设备。
由巴斯大学领导的研究小组，包括来自布里斯托大学，苏黎世大学和奥克兰大学的研究人员，在《自然通讯》上发表的一项研究中描述了人工神经元。
数十年来，设计对神经系统的电信号像真实神经元一样做出反应的人工神经元一直是医学上的主要目标，因为它开辟了治愈神经元无法正常工作，治愈脊髓等过程的条件受伤或已经死亡。人造神经元可以通过复制患病的生物电路并恢复其健康功能，并对生物反馈作出充分反应，以恢复身体功能，从而修复这些疾病。
例如，在心力衰竭中，大脑底部的神经元无法对神经系统的反馈做出适当的响应，从而又无法向心脏发送正确的信号，从而使心脏无法像应有的那样强烈地跳动。
然而，由于复杂的生物学和难以预测的神经元反应，开发人工神经元一直是一个巨大的挑战。
研究人员成功地建模和推导了方程，以解释神经元如何响应其他神经的电刺激。这是非常复杂的，因为响应是“非线性的”-换句话说，如果信号变强了两倍，它不一定会引起两倍大的反应-它可能变大三次。
然后，他们设计了能够对生物离子通道进行精确建模的硅芯片，然后证明其硅神经元精确地模仿了对各种刺激做出反应的真实，活着的神经元。
研究人员在广泛的刺激下准确地复制了大鼠海马神经元和呼吸神经元的完整动力学。
巴斯大学物理系的Alain Nogaret教授主持了该项目。他说：“直到现在，神经元一直像黑匣子一样，但是我们设法打开了黑匣子并在内部进行对等。我们的工作正在发生范式变化，因为它提供了一种可靠的方法来细化真实神经元的电特性。
“但是它比这更广泛，因为我们的神经元只需要140纳瓦的功率。这是微处理器的功率需求的十亿分之一，其他制造合成神经元的尝试也使用了它。这使得神经元非常适合于生物电子植入物的治疗慢性疾病。
“例如，我们正在开发智能起搏器，这些起搏器不仅可以刺激心脏以稳定的速度泵动，而且可以利用这些神经元实时响应对心脏的需求-这是健康心脏中自然发生的事情。其他可能的应用可能更广泛地用于治疗阿尔茨海默氏病和神经元疾病。
“我们的方法结合了多项突破。我们可以非常准确地估计出控制任何神经元行为的精确参数。我们已经创建了硬件的物理模型，并展示了其成功模仿真实活着的神经元行为的能力。我们的第三项突破是我们模型的多功能性，可以包含一系列复杂哺乳动物神经元的不同类型和功能。”
苏黎世大学和ETF苏黎世大学的共同作者Giacomo Indiveri教授补充说：“由于其独特的识别关键模拟电路参数的方法，这项工作为神经形态芯片设计开辟了新领域。”
另一位合著者，奥克兰大学和布里斯托大学的生理学家朱利安·帕顿教授说：“复制可被微型化和植入的生物电子学中呼吸神经元的反应非常令人兴奋，并为智能医疗开辟了巨大的机会。推动针对多种疾病和残疾的个性化医学方法的设备”。
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