北京
瑞典林雪平大学研究团队最近发表了一项里程碑式成果：全球首个单晶体管有机电化学神经元（1T-OECN）研制成功。该器件仅用一个有机电化学晶体管即完整模拟生物神经元动态特性，将传统数十个晶体管的复杂电路浓缩为单一元件，并实现离子感知，为高密度神经形态计算、脑机接口及生物电子系统的革新开辟了全新路径。相关成果以“Single-transistor organic electrochemical neurons”为题发表在Nature Communications《自然通讯》期刊上。论文通讯作者是瑞典林雪平大学教授Simone Fabiano，第一作者是博士生纪君朋。
大道至简：单个器件模拟生物神经元的动态特性
1.极简设计
生物神经元依赖离子通道实现信号传递，传统硅基器件需复杂电路模拟这一过程。
新器件利用有机聚合物BBL的非对称开关特性，通过电解液调控离子迁移，在单晶体管中集成动作电位生成、脉冲频率适应、逻辑运算等17种神经行为，媲美生物神经元的多维动力学。
图1 BBL OECT的非对称开关特性及记忆性能
图2 模仿生物神经元离子通道，使用一个OECT实现连续动作电位的产生
2.化学-电信号双模态响应
器件可感知电解液中离子（如NH₄⁺、Br⁻）浓度变化，动态调整脉冲模式；
结合压力传感器后，能直接将机械刺激转化为神经信号，模拟皮肤触觉神经功能。
3.高密度柔性集成
在柔性基板上实现每平方厘米62,500个神经元的集成密度，可实现的体积密度和一致性接近真实神经元；
实验证实大鼠神经元可在器件表面正常生长，生物相容性为植入式脑机接口铺平道路。
图3 1T-OECN实现复杂神经特性及逻辑运算
图4 高密度1T-OECN阵列及神经形态人工皮肤、神经信号传递通路的实现
道法自然：从神经信号到逻辑运算的全能仿生
类脑计算：单个器件支持AND、OR、XOR等6种逻辑运算，同时具备突触可塑性（STDP），可构建学习型神经网络；
神经形态感知：已演示触觉-神经信号转换系统，未来可扩展至视觉、听觉等多模态传感；
模块化神经通路：仅用3个晶体管即实现突触-神经元信号级联，大幅简化人工神经网络硬件。
科学意义
作者指出：“1T-OECN的独特之处在于，它既是晶体管，又是具备离子感知能力的仿生神经元。这一设计弥合了电子计算与生物系统的鸿沟，为可穿戴设备、智能假肢乃至神经修复技术提供了全新硬件范式。”
未来展望
团队计划进一步优化器件在复杂生物环境中的稳定性，并探索其在实时环境感知机器人和高精度脑机接口中的应用。这项研究标志着有机电子与神经科学的深度交叉，或将催生新一代“生物融合智能”技术。
仅用于学术分享，若侵权请留言，即时删侵！
欢迎加入脑机接口社区交流群，
探讨脑机接口领域话题，实时跟踪脑机接口前沿。
加微信群：
添加微信:RoseBCI【备注：姓名+行业/专业】。
欢迎来稿
1.欢迎来稿。投稿咨询，请联系微信：RoseBCI
点击投稿：
2.加入社区成为兼职创作者，请联系微信：RoseBCI
一键三连「分享」、「点赞」和「在看」
不错过每一条脑机前沿进展
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
