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利用老鼠的脊髓和肌肉來行走的微型自旋機器人

美國伊利諾伊大學香檳分校的研究人員利用大鼠的脊髓段創造出了能夠做出行走動作的微小生物機器人。研究人員開發的微型機器人被稱為自旋機器人，它的動力來自于軟質3D打印水凝膠骨架上的大鼠肌肉和脊髓組織。

研究團隊表示，整合大鼠脊髓，讓自旋機器人擁有更自然的行走節奏。研究負責人Martha Gillett說，自旋機器人是交互式生物設備的開端，可能會在醫學和神經計算方面有應用。自旋機器人的構造過程首先由研究人員3D打印出一個小小的骨架，這個骨架由兩根柱子組成的腿部和一個柔性背骨組成，整個骨架的寬度只有幾毫米。

然后，研究小組在骨架上種上了肌肉細胞，讓其長成肌肉組織。最后一部分是整合了來自大鼠的一段腰椎脊髓。研究人員特別選擇了腰部脊髓，因為之前的研究表明，腰部脊髓容納了控制下肢行走時左右交替的神經回路。

研究小組的部分研究內容包括設計出一種方法來提取完整的脊髓，并將其與生物機器人結合在一起，將肌肉和神經組織一起培養。他們還必須以神經元與肌肉形成連接的方式完成所有這些工作。該團隊表示，研究人員在自旋機器人中看到了自發的肌肉收縮，這表明所需的神經肌肉連接已經形成了信號。

后來，科學家們通過添加谷氨酸這種神經遞質，促使神經細胞發出信號，讓肌肉收縮，從而驗證了脊髓的功能促進行走。結果是腿部以自然的行走節奏移動，當谷氨酸被沖走后，旋轉機器人就停止了行走。研究人員接下來計劃進一步完善小機器人的動作，讓它們的步態更加自然。該團隊希望他們的突破能夠讓研究人員實時研究ALS等神經退行性疾病。