由來自尤利希的弗朗西斯卡-桑托羅（Francesca Santoro）領導的國際研究小組開發出了一種仿人類視網膜的生物晶片。這項創新是生物電子學領域更廣泛努力的一部分，旨在修復身體和大腦功能障礙。這晶片的誕生是一項合作成果，來自尤利希研究中心、亞琛工業大學、義大利技術研究所和那不勒斯大學的專家參與了這項工作。他們的工作和研究成果已發表在《自然通訊》（Nature Communications）雜誌上。

人與機器的融合是科幻小說的縮影。在現實生活中，人們早已邁出了實現這種半機械人的第一步：心臟起搏器可以治療心律失常，人工耳蝸可以改善聽力，視網膜植入體至少可以幫助幾乎失明的人看到一點東西。未來，一種新型晶片可以幫助視網膜植入體更好地與人體融合。它以導電聚合物和光敏分子為基礎，可用於模仿視網膜和視覺路徑。它是由尤利希生物電子學研究所（IBI-3）的弗朗西斯卡-桑托羅研究小組與亞琛工業大學、熱那亞義大利技術研究所和那不勒斯大學合作開發。

“我們的有機半導體能夠識別落在其上的光照強度。類似的情況也發生在我們的眼睛裡。”亞琛工業大學神經電子界面教授、意大利技術研究所客座研究員桑托羅解釋說：”照射到各個光感受器上的光量最終會在大腦中形成影像。”

這種新型半導體的獨特之處在於，它完全由無毒的有機成分組成，具有柔韌性，可與離子（即帶電原子或分子）一起工作。因此，與傳統的矽半導體元件相比，它能更好地整合到生物系統中，因為傳統的矽半導體元件是剛性的，只能與電子一起工作。研究人員解釋說：”我們的體細胞專門使用離子來控制某些過程和交換資訊。不過，到目前為止，這項研發還只是”概念驗證”。這種材料是合成的，然後進行了表徵，但我們能夠證明，視網膜的典型特性可以用它來模仿。”

Francesca Santoro 教授。圖片來源：義大利技術研究所

研究人員已經在考慮另一種可能的應用：由於光照射會在短期和長期內改變所用聚合物的導電性，這種晶片還能起到人工突觸的作用。真正的突觸以類似的方式運作：透過傳遞電訊號，它們會改變自身的大小和效率，例如，這正是我們大腦學習和記憶能力的基礎。桑托羅展望說：”在未來的實驗中，我們希望將這些元件與生物細胞結合起來，並將許多單一的生物細胞連接在一起。”

除了人造視網膜，桑托羅的團隊也正在開發生物電子晶片的其他方法，這些晶片能夠以類似的方式與人體，特別是神經系統細胞互動。”一方面，我們試圖複製神經細胞的三維結構，另一方面，我們也試圖複製它們的功能，例如處理和儲存資訊。事實證明，他們在人造視網膜中使用的生物聚合物是一種合適的起始材料。我們可以用它們來複製人類神經細胞的分支結構，以及它們的許多樹突。你可以想像它有點像一棵樹，」這位科學家解釋。這一點非常重要，因為與光滑的表面相比，真正的細胞更喜歡這種枝狀的三維結構，從而與人造細胞建立密切聯繫。

首先，不同的生物晶片可用於研究真正的神經元，例如細胞的訊息交流。其次，桑托羅和她的團隊希望有一天能夠利用他們的元件主動幹預細胞的交流途徑，從而引發某些效應。例如，桑托羅在這裡想到的是糾正帕金森氏症或阿茲海默症等神經退化性疾病中出現的訊息處理和傳輸錯誤，或支持不再正常運作的器官，此外，這種元件還可以作為義肢或關節之間的介面。

電腦技術也能從中受益。由於其特性，這種晶片注定會成為人工神經網路的硬體。迄今為止，人工智慧程式仍在使用無法調整自身結構的經典處理器。它們只是透過複雜的軟體來模仿改變神經網路的自學習運作原理。這是非常低效的。人工神經元可以彌補這一缺陷：它們將使電腦技術能夠在各個層面上模仿大腦的工作方式。

編譯來源：ScitechDaily