生物混合爬行机器人问世

科技日报讯 （记者张梦然）一种新型生物混合机器人问世，其能在光刺激下以不同速度实现爬行。这项研究揭示出神经信号与肌肉驱动之间的内在关联，也意味着神经元有望成为控制复杂生物混合系统极具潜力的“生物控制器”。相关研究发表在最新一期《科学·机器人》上。

来自美国伊利诺伊大学香槟分校、西北大学等机构科学家组成的团队，此次构建了一个集成骨骼肌与运动神经元的系统，二者被共同培育在一种水凝胶支架上，并通过神经肌肉连接实现功能整合。该连接可通过无线光遗传学技术进行精准控制，使研究人员能够远程激活或调节机器的运动行为。

该机器人的结构设计巧妙，配备一条短腿和一条长腿，其运动机制依赖于肌肉的周期性收缩与舒张。当肌肉收缩时，两条腿向彼此靠拢；当肌肉放松时，它们则重新分离。由于短腿在形变过程中弯曲程度更大，这种不对称的运动模式促使机器人整体向长腿一侧持续爬行。团队通过在系统中植入单个或双神经组织簇，制造出不同类型的爬行装置，并利用实验与模拟相结合的方式，系统分析了其机械行为特征。

研究发现，这些生物混合爬行机器人不仅表现出自发的肌肉抽搐，还能通过外部光刺激精确启动或调控运动。部分装置在光遗传学激活后开始爬行，甚至在光照停止后仍能维持一段时间的自主移动，显示出一定的持续性和记忆性神经活动。

引人注目的是，当光刺激频率升高时，某些装置的爬行速度反而减慢，表明神经元的响应并非简单的线性关系，而是受到复杂神经网络动态的调控。这种现象可能与神经元之间的同步性变化或兴奋-抑制平衡的调整密切相关。