生物实验技术

东北师范大学获悉，在国家自然科学基金及国家重大科学研究计划的资助下，该校刘益春研究组利用InGaZnO材料，构造了具有自主学习和记忆能力的神经突触仿生器件，在单一无机器件中实现了多种生物突触功能。相关成果发表在国际学术期刊《先进功能材料》上，并被选为标题页文章进行了重点报道。

据介绍，神经突触是人类大脑学习和记忆的基本组成单元，突触仿生是实现神经形态计算的重要基础。突触可以看做是一种两端器件，其突触权重可对刺激信号作出动态响应，这一特点恰恰与忆阻器的概念相似——电阻的阻值可以随流经电量而发生改变。因此，利用忆阻器件实现对神经突触的仿生一直是相关领域的研究热点。

在东北师范大学教授刘益春的带领下，该研究组利用非晶态InGaZnO薄膜的电学性质可调节性及其对激励信号可作出动态反应等特点，设计并制备了由两层不同含氧量的InGaZnO薄层构成的忆阻器件；实现了对神经突触多种生物功能的模拟，涉及兴奋性突触后电流、非线性传输特性、长时程/短时程可塑性、刺激频率响应特性、STDP机制、经验式学习等多个方面，尤其是器件表现出的短时记忆行为与“学习—忘记—再学习”的经验式学习模式符合人类的认知规律。

同时，科研人员通过系统研究短时可塑性随温度的变化规律，揭示了该器件的运行机制为氧离子的迁移和扩散。