Adv Mater：仿生人工反射弧和疼痛调节功能

纳米技术

2022-05-29

神经系统是生物体能够存活的关键，通过相互缠绕的无数神经元保证生命体具有各种能力，包括感知、识别、调节、学习和决策等能力。为了能够在人工结构中实现优异的效能和功能，人们根据神经体系的操作原理设计了多种多样的人工系统和器件。

有鉴于此，台湾长庚大学Jer-Chyi Wang等报道一种人工反射弧ARA（artificial reflex arc）和人工痛觉调节系统APMS（pain modulation system），能够模仿脊髓的无意识行为。

本文要点：

(1)

基于Gd_xO_y-或者Al_xO_y-与单层石墨烯沟道构建电荷调节场效应晶体管，分别作为抑制性和兴奋性突触，通过与聚偏氟乙烯-三氟乙烯传感器结合，能够在接收脉冲信号后模拟生命体的反射弧。

(2)

通过与忆阻器集成，能够通过控制石墨烯沟道电压降实现调控Dirac点，模拟脊髓下行痛抑制系统，实现避免产生过分疼痛感觉。这种ARA和APMS体系实现了神经系统的显著进步，为将来发展智能报警系统，神经假体，神经机器人提供可能。

参考文献

Yi Fu, Ya-Ting Chan, Yi-Pei Jiang, Kuo-Hsuan Chang, Hsiu-Chuan Wu, Chao-Sung Lai, Jer-Chyi Wang, Polarity-Differentiated Dielectric Materials in Monolayer Graphene Charge-Regulated Field-Effect Transistors for an Artificial Reflex Arc and Pain Modulation System of the Spinal Cord, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202202059

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202202059