Искусственный нерв на основе N-типа SV-OECTS. Кредит: Природа Электроника (2025). Два: 10.1038/S41928-025-01357-7
В последние годы многие инженеры пытались разработать аппаратные компоненты, которые могли бы эмулировать функции различных биологических систем, включая синапсы, кожу человека и нервы человека. Эти биографические системы включают в себя то, что называют искусственными нервами, системы, предназначенные для эмуляции роли нервов в организме людей и других животных.
Искусственные нервы могут быть полезны для широкого спектра применений, начиная от систем для восстановления поврежденных нервов до интерфейсов мозга, высокоточных датчиков и другой передовой электроники. До сих пор, однако, инженерия систем, вдохновленных нервами, которые работают на биологически совместимых частотах и реалистично повторяют функцию нервов, оказалась сложной задачей.
Исследователи из Университета Xi’an Jiaotong в Китае и технический университет Мюнхена недавно разработали новый высокочастотный искусственный нерв с уникальным дизайном, который оптимизирует транспортировку ионов и электронов, а также быстро реагирует на сигналы и сохраняющую информацию, связанную с обвинением. Эта нервная система, представленная в статье, опубликованной в Природа Электроникаоснован на гомогенно интегрированных органических электрохимических транзисторах.
«Органические электрохимические транзисторы N-типа являются возможным строительным блоком для искусственных нервов, так как их потенцирование с положительным потенциалом может имитировать поведение биологических клеток»,-пишет Шидзи Ван, Ичан Ван и их коллеги в своей статье. «Тем не менее, устройства ограничены слабыми ионными и электронными свойствами транспорта и хранения, что приводит к плохим летучим и нелетуческим характеристикам и, в частности, медленной реакции. Мы описываем высокочастотный искусственный нерв, основанный на гомогенно интегрированном органическом электрохимическом транзисторах».
Искусственные нервы, разработанные этой группой исследователей, основаны на вертикальных органических электрохимических транзисторах N-типа, которые были последовательно осаждены на субстрат. Эти устройства могут эмулировать функционирование рецепторов, синапсов и сомов в нервной системе человека, в конечном итоге создавая нервные схемы.
«Мы изготавливаем вертикальный органический электрохимический транзистор N-типа с двумя двумя структурой, которая одновременно усиливает ионный и электронный транспорт и ионное хранилище»,-пишет Ван, Ван и их коллеги. «Транзистор демонстрирует летучую реакцию 27 мкс, частоту нелетущей памяти 100 кГц и длительное время сдержания состояния».
Было обнаружено, что искусственные нервы, введенные в прошлом, преуспели в некоторых областях (например, ионный и электронный транспорт, хранение долговременного памяти и т. Д.), При достижении неоптимальных результатов у других. Напротив, было обнаружено, что органическая транзисторская система, созданная исследователями, достигает как хорошего ионного, так и электронного транспорта, так и долгосрочного ионного хранения, что выходит за рамки ранее сообщенных компромиссов.
«Наш интегрированный искусственный нерв, который содержит вертикальные органические электрохимические транзисторы N-типа и P-типа, предлагает функции зондирования, обработки и памяти в высокочастотной области»,-написали исследователи. «Мы также показываем, что искусственный нерв может быть интегрирован в модели на животных с нарушенными нейронными функциями и что он может имитировать основное кондиционированное рефлекторное поведение».
Чтобы оценить потенциал их искусственного нерва, исследователи имплантировали его у мышей с нарушениями нервных функций. Их первоначальные результаты были очень многообещающими, так как система была обнаружена совместимой с биологическими тканями мышей, а также эффективно имитирует кондиционированные рефлексы, поддерживаемые нервами.
В будущем этот многообещающий искусственный нерв может быть улучшен и протестирован в более широком спектре экспериментов для дальнейшей оценки его безопасности и эффективности. В конце концов, его можно использовать для разработки технологий для восстановления нервных схем, а также интерфейсов мозга, таких как протезные конечности, которые могут контролироваться мозгом, устройства, которые позволяют парализованным пациентам легко общаться с другими и системами, чтобы точно контролировать или манипулировать активностью мозга.
Больше информации:
Шиджи Ван и др., Высокочастотный искусственный нерв, основанный на гомогенно интегрированных органических электрохимических транзисторах, Природа Электроника (2025). Два: 10.1038/S41928-025-01357-7
Информация журнала:
Природа Электроника
© 2025 Science X Network
Цитирование: Искусственный нерв с экологически чистым дизайном транзистора показывает перспективу для интерфейсов мозговой машины (2025, 24 марта), извлеченные 24 марта 2025 года из этого документа, подверженным авторским праву. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
