人工神經元能與細胞互動！能耗更低有望取代傳統電晶體

最近麻省大學阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）成功開發首個直接與活細胞互動的人工神經元，得益於名為 Geobacter sulfurreducens 的細菌。這種細菌最初是在美國奧克拉荷馬州泥土發現，現在卻成為關鍵。團隊用這些細菌產生的「蛋白質奈米導線」（protein nanowires），製造出不需要中介設備，直接處理活細胞訊號的人工神經元。

人工神經元設計模仿生物神經元如何感測和反應電訊號的過程。研究員用感測器監測外部生化變化，並用記憶電阻器（memristors）模擬神經元的動作電位過程。當外部生化事件電壓增加時，離子會在記憶電阻器形成橋接，當電壓足夠，電流會通過設備之後停止，與生物神經元動作電位相似。

團隊將人工神經元連接到心臟組織測試，結果顯示，這些神經元能在細胞收縮頻率增加下觸發動作電位，證明能檢測活細胞變化。論文9月29日發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊。

關鍵在G. sulfurreducens產生的蛋白質奈米導線，導線在自然界能長時間穩定存在，且高效傳遞電荷。團隊開發新方法，從細菌提取導線，製成單分子厚的薄膜，使人工神經元能量使用有優勢，能以10%電壓和1%功率執行。

人工神經元不僅生物醫學有潛在應用，電子學也能發揮作用。研究員表示，神經元可用於穿戴電子設備，甚至取代傳統電晶體，實現更低能耗。儘管目前大規模生產人工神經元仍有挑戰，但團隊對未來應用充滿期待，並希望這些生物衍生設備能有更可持續的解決方案。