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Adv Mater:仿生人工反射弧和疼痛调节功能

小奇 奇物论 2023-05-13


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GdxOy-或者AlxOy-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


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