利用大鼠的脊髓段创造出微小生物机器人

在美国伊利诺伊大学香槟分校的实验室里，研究者们成功利用大鼠的脊髓段，构建出一种能够模拟行走动作的微小生物机器人——“自旋机器人”。这一创新的背后，是一种跨学科的智慧结晶，融合了生物学、神经科学和工程学的前沿知识。

这种微型机器人的设计理念源自大自然，它的“骨架”是通过3D打印技术制造出来的，由柔软的水凝胶材料构成，包括两根柱形的“腿部”和一个柔韧的“背骨”。整个机器人的尺寸精确到几毫米的宽度，使其能够精细地模拟生物体的运动。

研究者们巧妙地运用了生物学原理，在这个微型骨架上种植了肌肉细胞，让它们生长成为真实的肌肉组织。更令人称奇的是，他们选取了大鼠的一段腰椎脊髓，将其整合到机器人中。之所以选择腰部脊髓，是因为这部分脊髓包含了控制下肢行走时左右交替的神经回路，是驱动行走的关键部位。

这个研究团队面临了不少挑战，他们需要设计出一套方法，来提取完整的脊髓并将其与生物机器人完美融合，同时让肌肉和神经组织一起生长。在这个过程中，他们必须模拟神经元与肌肉之间的连接方式，确保信号的准确传递。

经过一系列的实验观察，研究者们看到自旋机器人中的肌肉出现了自发收缩，证明了神经肌肉连接已经形成了信号。为了验证脊髓的功能，科学家们添加了谷氨酸这种神经递质，促使神经细胞发出信号，让肌肉收缩，从而驱动腿部以自然的行走节奏移动。当谷氨酸被移除后，自旋机器人便停止了行走。

这项研究的未来充满希望。研究者们计划进一步完善自旋机器人的动作，使其步态更加自然。他们希望通过这一技术，能够实时研究神经退行性疾病如ALS等，为未来的疾病治疗和神经科学研究开辟新的道路。这一创新不仅将推动科学技术的发展，更将为我们揭示生命的奥秘提供新的视角。