【洞察】人造神經(jīng)在醫(yī)療、信息技術領域發(fā)展?jié)摿Υ?相關研究成果不斷增多
為使患者重新獲得感知與運動能力,神經(jīng)損傷需要修復,假肢需要賦予神經(jīng)功能,人造神經(jīng)的重要性由此顯現(xiàn)。
人造神經(jīng),也稱人工神經(jīng),通過人工體外電子重塑方式模擬或替代生物體內(nèi)的神經(jīng)功能,目的是幫助截肢或者神經(jīng)損傷患者重新獲得感知與運動能力,以及為機器人賦予神經(jīng)形態(tài)邏輯能力,進一步推動其向類人化方向發(fā)展。
神經(jīng)是生物體的重要組成部分,其將神經(jīng)中樞、感覺器官、效應器相連接,包括感覺神經(jīng)(傳入神經(jīng))、運動神經(jīng)(傳出神經(jīng))、混合神經(jīng)(由前兩種組成)三種。神經(jīng)系統(tǒng)最基礎的結(jié)構(gòu)與功能單位是神經(jīng)元,作用是接受外來刺激、傳遞刺激、整合信息、傳出信息等。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2023-2028年中國人造神經(jīng)行業(yè)市場深度調(diào)研及發(fā)展前景預測報告》顯示,創(chuàng)傷或疾病會造成神經(jīng)系統(tǒng)損傷,例如車禍、高處墜落、心腦血管病、腫瘤、免疫系統(tǒng)疾病、感染等,嚴重神經(jīng)損傷難以恢復,神經(jīng)斷裂則無法修復。嚴重創(chuàng)傷、嚴重感染、惡性腫瘤、糖尿病等會導致截肢,為提高截肢患者生活質(zhì)量,可考慮安裝假肢。為使患者重新獲得感知與運動能力,神經(jīng)損傷需要修復,假肢需要賦予神經(jīng)功能,人造神經(jīng)的重要性由此顯現(xiàn)。
人造皮膚可用來修復、替代缺損的皮膚組織,用于重度燒傷患者治療中,并且隨著科技進步,人造皮膚有望替代人體原有皮膚,幫助人類回到年輕狀態(tài)。人造皮膚是在體外人工研制的產(chǎn)品,其功能不僅是覆蓋肌肉、阻止水分流失、防止細菌侵襲,還需要具有感知能力。在人造皮膚研制過程中,人造神經(jīng)同樣重要。
為進一步提高智能化程度,機器人類人化發(fā)展速度不斷加快,感知系統(tǒng)是機器人不可缺少的組成部分,仿生電子皮膚可以讓機器人像人類一樣產(chǎn)生觸覺,為實現(xiàn)此功能,同樣需要集成人造神經(jīng)系統(tǒng)。由此來看,人造神經(jīng)還可以應用于信息技術領域。
在全球范圍內(nèi),美國在人造神經(jīng)領域研究起步較早。美國科學家開發(fā)出一種由聚乙撐二氧噻吩(Pedot)制成的人造神經(jīng),可以連接假肢和大腦,傳輸神經(jīng)系統(tǒng)電信號;美國巴特爾紀念研究所科研人員開發(fā)出人造神經(jīng)系統(tǒng),可以調(diào)節(jié)神經(jīng)通路,恢復癱瘓患者的運動和觸覺;美國斯坦福大學和韓國首爾大學研究人員合作開發(fā)出的人造神經(jīng),為可穿戴神經(jīng)假肢提供了理論基石。
我國政府對醫(yī)療產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予大力支持,2021年12月,工信部等十部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,提出發(fā)展生物活性復合材料、人工神經(jīng)、仿生皮膚組織、人體組織體外培養(yǎng)、器官修復和補償?shù)取?strong>在政策的推動下,我國人造神經(jīng)研究步伐逐步加快。
2023年5月,南開大學電子信息與光學工程學院研究團隊開發(fā)了一種人造運動感知神經(jīng),在硬件層面上成功實現(xiàn)了大腦的多感官整合功能。新思界行業(yè)分析人士表示,人造神經(jīng)在醫(yī)療、信息技術等領域擁有巨大發(fā)展?jié)摿Γ壳,全球人造神?jīng)相關研究成果正在不斷增多,但整體來看,行業(yè)發(fā)展仍處于研究階段,商業(yè)化應用距離較遠,未來還有較長道路要走。
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