微型电子生物混合动力机器人的光遗传神经肌肉激活
Hyegi Min1, Yue Wang2,3, Jiaojiao Wang1,4
1Nick J. Holonyak Micro and Nanotechnology Laboratory, Grainger College of Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL 61801, USA.
Science robotics
|September 3, 2025
概括
研究人员使用老鼠神经元和肌肉来设计生物混合机器人. 通过光遗传学刺激,可实现精确的控制,显示持续的肌肉收缩和先进的生物混合系统的长期功能.
科学领域:
- 生物工程
- 神经科学
- 机器人技术
背景情况:
- 骨肌肉的神经控制对于运动和工作至关重要.
- 生物混合系统为先进的生物灵感运动提供了潜力.
- 了解神经元活动与肌肉反应的相关性是功能生物混合系统的关键.
研究的目的:
- 开发基于NMJ的生物杂交爬虫机器人,具有光遗传控制.
- 研究光刺激与神经肌肉激活之间的联系.
- 为了证明可靠的神经元控制生物混合智能和自动化.
主要方法:
- 开发基于NMJ的生物混合机器人,使用光遗传性小鼠运动神经元和骨肌肉.
- 集成的3D打印水凝支架和无线微发光二极管 (μLED) 光电子.
- 使用功率光谱密度 (PSD) 分析来研究神经刺激和肌肉反应.
主要成果:
- 基于光学刺激频率的机器人机械功能的验证调制.
- 在短暂的光学刺激后,肌肉持续收缩20分钟.
- 机器人的机械功能维护超过2周.
结论:
- 在生物混合机器人中建立了可靠的神经元控制.
- 提供了神经元调节和生物混合智能的见解.
- 通过精确的神经控制支持生物混合自动化的进步.


