
它没有金属骨架,没有硅芯片,甚至没有任何人造材料。它只是一团细胞——但它有神经元,而且那些神经元正在工作。
哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的科学家,最新在《先进科学》杂志上发表了一项令同行侧目的研究成果:他们成功制造出了世界上第一批拥有功能性神经系统的活体微型机器人,并将其命名为"神经机器人"(Neurobiots)。
要理解这件事有多大,得先回到起点。
2020年,同一批研究人员就曾震惊过学界。他们用非洲爪蟾(Xenopus laevis)的胚胎细胞,拼出了一种能在液体中自主移动的微型生物体,并将其命名为"异种机器人"(Xenobots)。那是人类历史上第一次,一个完全由生物细胞构成的实体展现出了类似机器人的行为能力:自主运动、对信号做出简单反应,甚至能够自我修复。
但异种机器人的局限性也同样明显。它的运动方式,依赖的是细胞表面密密麻麻的纤毛,就像一排桨在不停地划水,协调性差,行为模式单一。更关键的是,它内部没有任何统一的控制机制,运动只是细胞被动响应的结果,谈不上"指挥"。
神经机器人的诞生,改变了这一切。
研究团队开发了一种精准的技术手段:在生物机器人发育的早期阶段,将神经前体细胞注入正在形成的结构体内。随着时间推移,这些细胞自发分化成神经元,彼此之间建立突触连接,并向外延伸至驱动运动的多纤毛细胞,形成了一个完整的、功能活跃的神经网络。
结果是戏剧性的:加入神经元之后,这些生命体的形态发生了改变,变得更加细长;运动变得更加活跃;行为模式也更加复杂多变,远远超过了没有神经系统的对照组。
研究主要作者Haleh Fotowat博士用了一个关键词来描述这种变化:"形态与功能的双重重塑"。这不是说神经元只是被动附着在一个已经会动的机器人上,而是神经系统的介入,从根本上改变了整个生命体的样子和行为方式。
为了验证神经活动是否真的在主导行为,研究团队设计了一组药物干预实验,用能够改变神经信号传递的化合物分别处理神经机器人和对照组生物机器人。
两组的反应截然不同。这个结果有力支持了研究人员的核心判断:神经机器人的行为,是由内部的神经活动积极塑造的,而不是随机发生的。
不过,科学家们也坦诚,其中的具体机制仍然充满未知。比如,神经元究竟以什么方式激活纤毛运动?信号是如何在网络内部传导的?这些问题目前都还没有清晰的答案。
更耐人寻味的是另一项意外发现:研究人员在神经机器人体内检测到了与青蛙视觉系统发育相关的基因表达变化。这意味着,未来这类生命体或许能发展出某种感知能力,尽管科学家们目前对此持审慎态度,明确表示这仍属推测范围。
Wyss研究所创始主任Donald Ingber将这项进展称为"挑战所有既有范式的突破",并将其定位为"生物医学研究的新前沿"。他相信,这类活体机器人有潜力帮助人类理解神经系统发育的基础生物学规律,并在未来为"目前还无法想象的医学问题"提供解决方案。
靶向药物递送、神经损伤修复、微创手术辅助,这些方向都在研究者们的想象清单上。但从一团会动的青蛙细胞到真正的医学应用,中间还隔着一段漫长的路。
有一件事是确定的:当神经元开始接管这台没有齿轮的机器,我们所熟悉的"机器人"定义,正在被悄悄改写。
更新时间:2026-04-08
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