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发信人: foxpp (贪玩又自由的风筝), 信区: other
标  题: 硅芯片和神经的融合(zz)
发信站: 听涛站 (2002年02月21日18:06:11 星期四), 站内信件

转载自：http://www.scienceworm.com

2002-2-17：硅芯片和神经的融合
    ——神经科学使得神经细胞接合到硅芯片上协同运算

    图示：缩氨酸使得芯片黏附于神经细胞上

    美国的科学家正在进行将神经细胞接合到硅芯片上的研究。来自德克萨斯大学（奥
斯丁）的研究者 Christine Schtine和他的同事们使用蛋白质片段将神经元（神经细胞
）和极小的半导体晶体连接起来，他们称之为quantum dots（量子点）。

    这个生物学和电子学的交叉是非常有应用前景的研究领域,包括制造由使用者的神经
信号直接驱动假肢运动的假肢,和制造检测微量神经毒素的传感器。它也可以帮助我们揭
开大脑是如何工作的秘密。

    这种生物分子和硅芯片的结合是否预示着生物计算机的最终诞生呢？我们尚不能这
么早下结论，因为目前还不清楚的神经元在计算能力上能否胜过现在广泛使用的微电子
电路。

    神经元（神经细胞) 和电子的逻辑装置通过收发电脉冲进行沟通。尽管两者是有细
微差别的，但是神经元可以受电脉冲的控制，而且神经元（神经细胞）自己也能够触发
电子脉冲。研究员已经通过控制硅芯片上神经元来组成电路以监控神经的行为。即便如
此，目前在神经元和硅芯片之间进行流畅的对话还相当困难。这是因为神经细胞会在整
个芯片表面上生长,就像在石头上覆盖的地衣一样,但是他们之间的接合并不是非常紧密
。正是由于间隙的存在使得电路接触不好。Schmidt的研究小组使用小的蛋白质片段来制
造精确的紧密接合的神经元和硅芯片。缩氨酸（肽）的一端固定在一个神经细胞的表面
之上，另一端则连接在硅芯片的表面，微小的缩氨酸使二个表面紧紧的结合在一起。

    缩氨酸的一端包含一个化学的钩子，它能钩住名为integrin的特定蛋白质，这种蛋
白质存在于人类的神经元表面上，如果缩氨酸没有这个钩子那它就不能连接到神经细胞
上。在另一端，一个含硫的化学基团连接到硅芯片的镉硫化物上。

    利用这些缩氨酸,研究人员在神经细胞的表面镶嵌了镉硫化物的纳米晶体（nanocry
stals）,它的大小仅为一毫米的三百万分之一（三纳米）。被纳米晶体（nanocrystal）
修饰的细胞在显微镜下容易被观察到，这是因为这些晶体（称为量子点）是可以发出萤
光的物质。

    量子点可以被看作小规模的电子装置，通过相同的手段我们可以把神经元（神经细
胞）接合在比较大的传统的微电子电路的硅芯片上。德克萨斯大学另外的一个研究组设
计了能识别不同类型硅芯片的缩氨酸，这使得实现缩氨酸接合分子的两端都具有选择性
成为可能。

Translated from Nature science update,
Edited by timer

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