西北大学研发3D打印人工神经元,可与活体脑细胞“通信”

美国西北大学近日宣布，该校研究团队开发出一种可通过3D打印制造的人工神经元，能够向活体脑细胞发送电信号并成功触发神经反应，为脑机接口、生物电子医学及新型计算架构研究提供了新的技术路径。

这种人工神经元采用柔性低成本材料制造，产生的电信号在时间尺度和脉冲形态上已接近天然神经元。实验中，研究团队利用小鼠脑组织切片进行验证，成功实现人工神经元与真实神经细胞之间的信息传递。

与传统依赖硅基芯片的电子系统不同，人脑神经网络具有三维、动态和异构特性。研究团队认为，未来电子器件的发展需要突破传统刚性电子架构限制，向更接近生物神经系统的方向演进。

此次研发的人工神经元采用二硫化钼和石墨烯纳米材料制成电子墨水，并通过气溶胶喷射3D打印技术沉积在柔性聚合物基底上。研究人员通过控制聚合物局部分解过程，在器件内部形成微小导电通道，从而实现更复杂的神经脉冲信号输出，包括单次脉冲、持续放电及突发式信号等。

研究团队表示，过去已有研究尝试利用有机材料或金属氧化物构建人工神经元，但信号速度与生物神经元存在明显差异。此次开发的新型器件则首次实现了与真实神经元相匹配的信号时间尺度。

相关研究成果已发表于Nature Nanotechnology。