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原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2026/04/260417225020.htm
原文作者：Northwestern University
西北大学的工程师们在实现机器与人脑融合的道路上迈出了惊人的一步：他们通过打印技术制造出能够与真实脑细胞进行直接通信的人工神经元。这些灵活、低成本的装置能够产生逼真的电信号，并成功激活了小鼠的脑组织。
迈向脑机接口与高能效AI
这一进展使研究人员距离制造能与神经系统直接交互的电子设备更近了一步。其潜在应用包括脑机接口和神经假体，例如能够帮助恢复听力、视力或运动功能的植入物。
该技术同时指向了一种受大脑启发的新型计算系统。通过模仿神经元的通信方式，未来的硬件可以在消耗极低能源的情况下完成复杂的任务。大脑被认为是目前已知最高效的计算系统，科学家们希望将这一原则应用于现代技术中。
“我们今天所处的世界被人工智能（AI）所主导，”主导该研究的西北大学Mark C. Hersam教授表示。“让AI变得更聪明的代价是投入越来越多的数据进行训练。这种高数据密集型的训练导致了巨大的功耗问题。因此，我们需要开发更高效的硬件来处理大数据和AI。鉴于大脑的能效比数字计算机高出五个数量级，从大脑中寻找下一代计算的灵感是合乎逻辑的。”
为什么大脑优于传统的硅芯片？
现代计算机通过将数十亿个相同的晶体管堆叠在刚性的二维硅片上来处理日益增长的工作负载。然而，大脑的运作方式截然不同：它由许多不同类型的神经元组成，每个神经元都有专门的作用，并排列在柔软的三维网络中。这些网络不断变化，在学习过程中形成并调整连接。
“硅芯片通过拥有数十亿个相同的设备来实现复杂性，”Hersam说。“一切都是标准化的，一旦制造出来就固定不变。大脑则完全相反，它是异构的、动态且三维的。为了向那个方向发展，我们需要新的材料和构建电子设备的新方法。”
可打印材料实现类脑行为
为了更好地复制真实的神经活动，赫萨姆团队使用柔软的可打印材料构建了人工神经元。该方法依赖于由二硫化钼（MoS2，充当半导体）和石墨烯（充当导体）的纳米级薄片制成的电子墨水，通过气溶胶喷墨打印沉积在柔性聚合物表面上。
通过局部控制聚合物的分解，研究人员形成了一个导电细丝，使电流集中在狭窄区域。这种路径产生了一种类似于神经元放电的突然电响应，能够生成多种信号，包括单次尖峰、持续放电和爆发模式，与真实的神经通信高度相似。
与真实脑组织的交互测试
为了评估人工神经元是否能真正与活体系统互动，研究人员与西北大学神经生物学教授Indira M. Raman合作，将这些人工信号应用于小鼠小脑切片。结果显示，这些电尖峰在时机和持续时间上均匹配生物学特性，能够可靠地激活真实神经元。
Hersam补充道：“我们展示的信号不仅时间尺度正确，而且其尖峰形状也足以直接与活体神经元交互。”
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