大腦控制著人類的思維、感受和情感，人類漫長發展過程中對人腦的探索以及對其運行機制和功能的模仿從未停止。其中，大腦的神經功能與化學信號和電信號關系密切，相關研究備受關注。

由中國科學院化學研究所(中科院化學所)、中國科學院大學、湘潭大學及北京師范大學等研究人員組成的合作團隊，最新成功研發出一種聚電解質限域的流體憶阻器，并利用單個器件在國際上首次實現了神經化學信號到電信號轉導的模擬。

這項大腦領域重要研究將有望推動人類對大腦“化學語言”的讀取和交互，為發展神經智能傳感、類腦智能器件和神經感覺假肢等提供新的思路。該成果論文1月13日在國際著名學術期刊《科學》(Science)上發表。

合作團隊表示，此次研究中他們充分利用各自在腦神經電分析化學和限域離子傳輸研究領域的長期積累，提出基于限域流體器件發展仿神經突觸功能的構思。在構建聚電解質限域流體體系的基礎上，他們發現此體系具有憶阻器的特征；利用溶液中對離子在聚電解質刷限域空間內傳輸可以使得器件具有記憶效應的特性，并成功模擬了多種神經電脈沖行為。

相比于傳統固體器件，合作團隊所發展的流體器件具有可與生物體系相比擬的工作電壓和低功耗。更重要的是，基于流體體系的特征，該器件可以在生理溶液中模擬神經遞質對記憶功能的調控，成功模擬了突觸可塑性的化學調控行為。他們進一步利用聚電解質對不同對離子的識別能力，成功實現了神經化學信號與電信號之間轉導的模擬，從而在化學突觸的模擬研究領域邁出關鍵一步。

據合作團隊介紹，世界各主要發達國家和地區當前都在積極推動類腦領域的研究，如歐盟的“人類腦計劃”、美國的“推進創新神經技術腦研究計劃”以及中國的科技創新2030——“腦科學與類腦研究重大項目”等。同時，谷歌、微軟等國際高科技企業也投入大量的研發力量投入該領域研發。

目前，類腦領域研究主要集中在類腦智能、腦機融合、智能生物醫學應用等方面，研究者們已研發出大量模擬腦神經結構和機制的器件及模型。然而，化學調控的神經形態器件仍然面臨兩個關鍵問題：一是幾乎所有的神經形態器件都是固體器件，很難實現與外界信號的化學交互；二是類化學突觸的化學信號與電信號間轉導的模擬尚未實現。

合作團隊認為，他們最新完成并發表的研究成果，為人類實現與大腦化學信號智能交互邁出了初始、關鍵的一步。(完)