Nervceller av plast blir mer avancerade – och enklare

– Att efterlikna beteendet hos biologiska nervceller på konstgjord väg har varit ett stort mål inom så kallad neuromorf forskning. Men traditionell kiselbaserad elektronik är otillräcklig då den inte kommunicerar på samma sätt som nervcellerna i kroppen, säger Simone Fabiano, professor i materialvetenskap vid Linköpings universitet, LiU.

I stället för att förlita sig på hårt kisel jobbar Simone Fabianos forskargrupp vid Laboratoriet för organisk elektronik vid LiU, med en grupp mjuka och flexibla material som kallas konjugerade polymerer. Materialet kan transportera både joner och elektroner vilket underlättar sammankopplingen med det biologiska nervsystemet.

I en artikel publicerad  i  Science Advances  har Simone Fabianos forskargrupp visat att deras konstgjorda nervceller kan utföra en viss typ av informationsbehandling på samma sätt som i vårt nervsystem. Funktionen innebär att nervcellen endast aktiveras om och av dess ingångar är aktiva medan andra är inaktiva. På engelska kallas det för anticoincidence detection och är avgörande för bland annat känsel.

– Man kan tänka sig att använda tekniken för att ge proteser eller inom robotik. Det visar att organisk elektronik inte bara är ett mjukare alternativ till kisel, man kan också ha en ny tidigare av neurala beräkningar som kan koppla ihop biologi och elektronik, säger Simone Fabiano.

Parallellt med utvecklingen  av avancerad funktionalitet har hans forskargrupp också förenklat grundstrukturen för den här typen av konstgjorda nervceller. I början av 2023 lyckades forskarna vid Campus Norrköping skapa artificiella nervceller som återgav 15 av de 22 egenskaper som kännetecknar den äkta varan. Men då bestod plastnervcellerna av många olika komponenter vilket begränsade dess praktiska tillämpning.

I en artikel  i  Nature Communication  har samma forskargrupp förfinat tekniken. Den artificiella nervcellen består nu av endast en så kallad organisk elektrokemisk transistor, men kan samtidigt efterlikna hela 17 neurala egenskaper. Det gör att den konstgjorda nervcellen har hög funktionalitet och blir mycket liten, ungefär samma storlek som en mänsklig nervcell.

– Det är en av de enklaste och mest biologiska relevanta artificiella neuroner som hittills har skapats. Det öppnar dörren för att integrera syntetiska neuroner direkt med levande vävnad eller robotik, säger Simone Fabiano.

Forskningen finansierades huvudsakligen av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Europeiska forskningsrådet, Vetenskapsrådet, Stiftelsen för strategisk forskning samt via den svenska regeringens strategiska forskningsområde inom avancerade funktionella materiel (AFM) vid Linköpings universitet.

Artiklar:                                                                                                                                                                                                                https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv3194

Single organic electrochemical neuron capable of anticoincidence detection,

Padinhare Cholakkal Harikesh, Dace Gao, Han-Yan Wu, Chi-Yuan Yang , Deyu Tu, Simone Fabiano, Science Advances 2025, publicerad online 20 juni 2025. DOI: 10.1126/sciadv.adv3194

https://www.nature.com/articles/s41467-025-59587-4

Single-transistor organic electrochemical neurons,

Junpeng Ji, Dace Gao, Han-Yan Wu, Miao Xiong, Nevena Stajkovic, Claudia Latte Bovio, Chi-Yuan Yang, Francesca Santoro, Deyu Tu, Simone Fabiano, Nature Communications 2025, publicerad online 9 maj 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-59587-4

Källa: Linköpings universitet.