中国科学家这项最新研究成果 有望解码人类大脑“化学语言”

神经元(A)和纳流体忆阻器(B)示意图。　中科院化学所 供图

中新网北京1月13日电 (记者 孙自法)大脑控制着人类的思维、感受和情感，人类漫长发展过程中对人脑的探索以及对其运行机制和功能的模仿从未停止。其中，大脑的神经功能与化学信号和电信号关系密切，相关研究备受关注。

由中国科学院化学研究所(中科院化学所)、中国科学院大学、湘潭大学及北京师范大学等研究人员组成的合作团队，最新成功研发出一种聚电解质限域的流体忆阻器，并利用单个器件在国际上首次实现了神经化学信号到电信号转导的模拟。

这项大脑领域重要研究将有望推动人类对大脑“化学语言”的读取和交互，为发展神经智能传感、类脑智能器件和神经感觉假肢等提供新的思路。该成果论文1月13日在国际著名学术期刊《科学》(Science)上发表。

合作团队表示，此次研究中他们充分利用各自在脑神经电分析化学和限域离子传输研究领域的长期积累，提出基于限域流体器件发展仿神经突触功能的构思。在构建聚电解质限域流体体系的基础上，他们发现此体系具有忆阻器的特征；利用溶液中对离子在聚电解质刷限域空间内传输可以使得器件具有记忆效应的特性，并成功模拟了多种神经电脉冲行为。

相比于传统固体器件，合作团队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低功耗。更重要的是，基于流体体系的特征，该器件可以在生理溶液中模拟神经递质对记忆功能的调控，成功模拟了突触可塑性的化学调控行为。他们进一步利用聚电解质对不同对离子的识别能力，成功实现了神经化学信号与电信号之间转导的模拟，从而在化学突触的模拟研究领域迈出关键一步。

据合作团队介绍，世界各主要发达国家和地区当前都在积极推动类脑领域的研究，如欧盟的“人类脑计划”、美国的“推进创新神经技术脑研究计划”以及中国的科技创新2030——“脑科学与类脑研究重大项目”等。同时，谷歌、微软等国际高科技企业也投入大量的研发力量投入该领域研发。

目前，类脑领域研究主要集中在类脑智能、脑机融合、智能生物医学应用等方面，研究者们已研发出大量模拟脑神经结构和机制的器件及模型。然而，化学调控的神经形态器件仍然面临两个关键问题：一是几乎所有的神经形态器件都是固体器件，很难实现与外界信号的化学交互；二是类化学突触的化学信号与电信号间转导的模拟尚未实现。

合作团队认为，他们最新完成并发表的研究成果，为人类实现与大脑化学信号智能交互迈出了初始、关键的一步。(完)