集成了神经元的活体机器人——神经机器人，能够重塑形态并驱动超越纤毛运动的复杂行为。
科学家们创造出了配备功能性神经系统的微型活体机器人，这标志着对以往缺乏内部控制的生物混合机器的重大超越。
这种名为"神经机器人"的新型生物构造体，完全由青蛙胚胎细胞构建而成，但包含能够自组织形成活跃神经网络并影响运动与行为的神经元。
与金属和硅制成的传统机器人不同，甚至与早期仅依靠纤毛推动自身的活体机器人也不同，神经机器人集成了神经元，这些神经元能与体内其他细胞类型建立连接。
这种集成重塑了它们的形态与运动模式，使其展现出比无神经对应物更为复杂多样的行为。
该研究由哈佛大学维斯生物启发工程研究所的科学家及其合作者主导，其工作建立在被称为"异种机器人"的早期研究基础上——那是由青蛙皮肤细胞简单组装、能在液体环境中移动的活体机器人。
虽然异种机器人展示了自主运动和对信号的简单响应，但它们缺乏协调活动的中央内部系统。
为了给活体机器人赋予神经系统，研究团队开发了一种技术，在形成中的生物机器人发育早期阶段植入神经前体细胞。
随着时间的推移，这些细胞分化为神经元，它们不仅在彼此之间形成连接，还向机器人表面驱动运动的细胞（如多纤毛细胞）延伸。
新的控制层级
一旦神经元完成集成，神经机器人便开始与其结构更简单的前身分道扬镳。
新增的神经组织改变了它们的形态，使其更加细长，并改变了它们的行为，导致活动性增强，运动模式也更为复杂精细。
研究人员表示，这表明神经活动不仅存在，而且对这些活体机器的行为产生了实际影响。
"重要的是，神经系统的集成重塑了神经机器人的形态与功能，"主导开发该方法的论文第一作者哈莱·福托瓦特博士说。
"与普通生物机器人相比，神经机器人更为细长，展现出独特的纤毛细胞表达模式，活动性更强，自发性行为更为复杂，并且在全局基因表达上发生了显著变化。"
研究团队还设计了实验来测试神经活动如何影响运动。在一项实验中，他们用一种能改变神经通讯的药物同时处理了神经机器人和对照组的普通生物机器人。
两者的反应差异支持了神经机器人中的神经系统在主动塑造行为的观点，尽管其背后的具体机制仍有待深入研究。
除了直接影响运动，研究人员还发现神经机器人的基因表达出现了意想不到的变化，包括与青蛙视觉系统发育相关的基因。
这些发现提高了未来可能涌现出其他感官能力的可能性，尽管现阶段这仍属于推测。
"从生物机器人到现在的神经机器人，这类进展挑战了科学思维和所有既有的范式，"维斯研究所创始主任唐纳德·英格伯说。
"它们代表了生物医学研究的新前沿，不仅有助于深入理解基础生物学，还为开发应对那些目前尚无法想象的医学难题的解决方案提供了潜力。"
该研究发表于《先进科学》期刊。
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