硅片上人工神经元的行为与真实事物相似，是科学家发明的，这是第一个成果。为治疗慢性疾病(如心力衰竭、阿尔茨海默病等神经元疾病)的医疗设备提供了广阔的发展空间。堕落。

最重要的是，人工神经元不仅表现得像生物神经元，而且只需要微处理器十亿分之一的功率，因此非常适合用于医疗植入物和其他生物电子设备。

巴斯大学领导的研究团队，包括布里斯托大学、苏黎世大学和奥克兰大学的研究人员，在《自然通讯》年发表的一项研究中描述了人工神经元。

几十年来，设计像真实神经元一样对神经系统电信号做出反应的人工神经元一直是一个主要的医学目标，因为它提供了治愈神经元无法正常工作的疾病的可能性，而这一过程就像脊髓一样被切断。要么去死。人工神经元可以通过复制患病的生物回路，恢复其健康的功能，恢复机体功能，并对生物反馈作出充分反应，从而修复这些疾病。

比如心力衰竭时，大脑底部的神经元无法对神经系统的反馈做出适当的反应，进而无法向心脏发出正确的信号，从而使心脏无法像应有的那样强烈地跳动。

然而，由于复杂的生物学和不可预测的神经元反应的挑战，人工神经元的发展一直是一个巨大的挑战。

研究人员已经成功地建模并推导出方程来解释神经元如何对来自其他神经的电刺激做出反应。这非常复杂，因为响应是“非线性”的——换句话说，如果信号变得两倍强，它不一定会引起两倍大的响应——它可能会变得三倍大。

然后，他们设计了一个可以精确模拟生物离子通道的硅芯片，然后证明了它的硅神经元精确地模仿了真实且活跃的神经元，从而对一系列刺激做出反应。

研究人员精确地复制了在广泛刺激下大鼠海马神经元和呼吸神经元的完整动态。

巴斯大学物理系的阿兰诺加雷特教授主持了这个项目。他说：“直到现在，神经元一直像黑匣子，但我们设法打开黑匣子，窥视里面。我们的工作正在经历范式变化，因为它提供了一种完善真实神经元电特性的强大方法。

“但它比这更广泛，因为我们的神经元只需要140纳瓦的功率。这是微处理器功率需求的十亿分之一，微处理器被用于制造合成神经元的其他尝试。这使得神经元非常适合用生物电子植入物治疗慢性疾病。

“例如，我们正在开发智能起搏器，它不仅可以刺激心脏以稳定的速度泵送，还可以利用这些神经元实时响应心脏的需求，这是健康心脏的自然反应。其他可能的应用可能更广泛地用于治疗阿尔茨海默氏病和神经退行性疾病。

“我们的方法结合了许多突破。我们可以非常精确地估计控制任何神经元行为的精确参数。我们已经创建了硬件的物理模型，并展示了它成功模仿真实活神经元行为的能力。我们的第三个突破是我们模型的多功能性，它可以包括一系列不同类型和功能的复杂哺乳动物神经元。”

苏黎世大学和苏黎世大学ETF联合研究员贾科莫因迪维里教授补充说：“由于其识别关键模拟电路参数的独特方法，这项工作为神经形态芯片设计开辟了一个新领域。”

布里斯托大学和奥克兰大学生理学、药理学和神经科学学院生理学教授朱利安帕顿(Julian Paton)和另一位合著者说，“在小型化和植入式生物电子学中复制呼吸神经元的反应非常令人兴奋，它为更智能的医疗设备开辟了巨大的机会，这些设备将朝着针对许多疾病和残疾的个性化医疗方法发展。”

该研究由欧盟Horizo n 2020未来新兴技术计划资助，博士学位由工程和物理科学研究委员会(ESPRC)资助。