巴斯大學的科學家們，已經開發出了一款小到可以放在指尖的微小硅芯片。其特點是能夠實現與人體中存在的生物神經細胞“幾乎相同”的功能，為脊髓損傷和心力衰竭等患者提供了新的治療選擇。研究團隊稱，這種低功耗“細胞芯片”（cells-on-a-Chip）裝置可用于生物電子設備或植入物，以抵抗影響神經系統的疾病（比如阿爾茨海默病）。

神經細胞（或神經元）遍布在整個大腦和神經系統中，并通過細長臂來迅速發送電信號，從而將信息從大腦傳遞到身體（并返回）。

神經細胞的信號傳導活動，涉及將機械 / 化學信號轉換為電信號的離子通道。鑒于神經沖動的原理很是深奧復雜，使得研究人員難以搞清楚細胞對某些刺激的反應。

不過巴斯大學物理學家兼研究合著者 Alain Nogaret 在新聞稿中稱：“在此之前，神經元都像黑匣子一樣。但我們設法打開了黑匣子，并進入到了它的內部”。

其工作正在發生范式變化，因其提供了一種可靠的方法，來細微再現真實神經元的電特性。

Alain Nogaret 教授（左）與 Kamal Abu Hassan 研究員（右）

有關這項研究的細節，已經發表在《自然通訊》期刊上。論文中詳細介紹了突破性的技術，可在微型芯片上再現神經元的電特性。

研究團隊成功復制了大腦中記憶和呼吸所需的單個神經細胞（海馬神經元 + 呼吸神經元）。芯片具有許多合成離子通道，后者負責生物細胞中的電脈沖。

通過將之與大鼠海馬神經元和腦干神經元中發現的信號進行比較，研究團隊讓芯片接受了60種不同的刺激方案，并對相應狀況進行了建模。結果發現，芯片每次都能夠重現真實細胞中的響應。

需要指出的是，盡管這項研究展現了未來潛在的生物醫學植入物的前景，但作者指出，我們仍需考慮神經細胞的其它特征。

該芯片的作用類似于單個細胞，但神經細胞的分支臂（負責在細胞之間傳遞信號）仍相當復雜。

在后續研究中，團隊將嘗試在芯片基礎上構建一套完整的“生物神經元動力學”模型，同時添加能夠描述分支活性特征的部分。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-13177-3

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