利用老鼠脊髓和肌肉来行走的微型自旋机器人

美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员利用大鼠的脊髓段创造出了能够做出行走动作的微小生物机器人。研究人员开发的微型机器人被称为自旋机器人，它的动力来自于软质3D打印水凝胶骨架上的大鼠肌肉和脊髓组织。

研究团队表示，整合大鼠脊髓，让自旋机器人拥有更自然的行走节奏。研究负责人Martha Gillett说，自旋机器人是交互式生物设备的开端，可能会在医学和神经计算方面有应用。自旋机器人的构造过程首先由研究人员3D打印出一个小小的骨架，这个骨架由两根柱子组成的腿部和一个柔性背骨组成，整个骨架的宽度只有几毫米。

然后，研究小组在骨架上种上了肌肉细胞，让其长成肌肉组织。最后一部分是整合了来自大鼠的一段腰椎脊髓。研究人员特别选择了腰部脊髓，因为之前的研究表明，腰部脊髓容纳了控制下肢行走时左右交替的神经回路。

研究小组的部分研究内容包括设计出一种方法来提取完整的脊髓，并将其与生物机器人结合在一起，将肌肉和神经组织一起培养。他们还必须以神经元与肌肉形成连接的方式完成所有这些工作。该团队表示，研究人员在自旋机器人中看到了自发的肌肉收缩，这表明所需的神经肌肉连接已经形成了信号。

后来，科学家们通过添加谷氨酸这种神经递质，促使神经细胞发出信号，让肌肉收缩，从而验证了脊髓的功能促进行走。结果是腿部以自然的行走节奏移动，当谷氨酸被冲走后，旋转机器人就停止了行走。研究人员接下来计划进一步完善小机器人的动作，让它们的步态更加自然。该团队希望他们的突破能够让研究人员实时研究ALS等神经退行性疾病。