我国取得大脑“化学信号”转导模拟研究新突破

大脑的功能与化学信号密切相关。然而，目前的仿突触器件只能实现对电信号的识别，很难直接感知化学信号。制备具有化学信号响应功能的人工突触成为神经智能传感与模拟等领域的科学难题之一。

在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，中科院化学研究所活体分析化学院重点实验室于萍和毛兰群团队发展了一种聚电解质限域的流体忆阻器，利用单个器件首次实现了神经化学信号与电信号转导的模拟。该研究为发展类化学突触功能器件、神经智能传感、神经形态计算以及神经假肢等提供了新的思路。

该研究团队在长期从事脑神经电分析化学和限域离子传输研究的基础上，提出了基于限域流体器件发展仿神经突触功能的构思。他们构建了聚电解质限域流体体系，发现此体系具有忆阻器的特征，进而利用溶液中对离子在聚电解质刷限域空间内的传输，实现了器件的记忆效应，成功模拟了多种神经电脉冲行为。相比于传统固体器件，他们所发展的流体器件具有可与生物体系相比拟的工作电压和功耗。更重要的是，基于流体体系的特征，此器件可以在生理溶液中模拟神经递质对记忆功能的调控，模拟了突触可塑性的化学调控行为。进一步，他们利用聚电解质对不同对离子的识别能力，实现了神经化学信号与电信号之间转导的模拟，在化学突触的模拟研究中迈出了关键的一步。相关研究结果发表在Science.（2023,379,156-161）上, 文章第一作者是博士生熊天逸，通讯作者为于萍研究员和毛兰群教授，完成单位为中国科学院化学研究所、中国科学院大学、湘潭大学和北京师范大学。