短尾蝮新突触前毒素和细胞毒素的纯化及部分序列

用反相高效液相色谱技术对中国产短尾蝮蛇(Agkistrodon blomhoffii brevicaudus)毒中的毒性蛋白重新进行了纯化,结果从中获得了3个由约122个氨基酸残基构成的毒蛋白(AgTx-1,AgTx-2和AgTx-3)。三者对小鼠的LD_(50)分别为0.075,0.51和6.6mg/kg。在小鸡颈二腹肌标本上的毒理分析表明,AgTx-1和AgTx-2均在阻遏接头传递之后,亦不影响肌肉对乙酰胆碱的敏感性。在AgTx-3的作用下,标本的间接收缩则由于舒张不全而逐渐变小,最后停止在挛缩状态。部分氨基酸序列测定结果又表明,AgTx-1和AgTx-2的N-端32肽序列完全相同。考虑到AgTx-1的LD_(50)在粗毒中的含量及其序列等均与前文报道的β-AgTx极为相似,故我们认定它们为同一毒素,并定名为β_1-AgTx。而AgTx-2则应是新的突触前毒素,相应地定名为β_2-AgTx,至于AgTx-3便是新发现的细胞毒素。     

具有自适应反馈突触的神经元模型中的混沌:电路设计

近期文献中报道了在具有自适应反馈突触的神经元模型中,随着参数的变化,存在从两个共存吸引子到一个相连吸引子再到两个共存吸引子的混沌转化现象.本文对此模型进行了电路设计,同时对具有非单调激活函数功能的电路设计进行了细致的研究,并利用Electronic Workbench (EWB)软件对所设计的电路进行了仿真实验,研究了电路中的混沌现象,验证了所设计电路的动力学行为与通过数值模拟结果十分相似. 关键词： 自适应反馈突触 神经元模型 混沌 电路设计     

理论物理所专题讲座(Colloquium)简况

 在理论所第十次专题讲座上,中科院生物所郭爱克研究员作了题为《脑--世界的选择性表征》的报告.     

钙钛矿相界面插层对SrFeOx基忆阻器的性能提升

SrFeO_x(SFO)是一种能在SrFeO_2.5钙铁石(BM)相和SrFeO₃钙钛矿(PV)相之间发生可逆拓扑相变的材料.这种相变能显著改变电导却维持晶格框架不变,使SFO成为一种可靠的阻变材料.目前大部分SFO基忆阻器使用单层BM-SFO作为阻变功能层,这种器件一般表现出突变型阻变行为,因而其应用被局限于两态存储.对于神经形态计算等应用,单层BM-SFO忆阻器存在阻态数少、阻值波动大等问题.为解决这些问题,本研究设计出BM-SFO/PV-SFO双层忆阻器,其中PV-SFO层为富氧界面插层,可在导电细丝形成过程中提供大量氧离子并在断裂过程中回收氧离子,使导电细丝的几何尺寸(如直径)在更大范围内可调,从而获得更多、更连续且稳定的阻态,可用于模拟长时程增强和抑制等突触行为.基于该器件仿真构建了全连接神经网络(ANN),在手写体数字光学识别(ORHD)数据集进行在线训练后获得了86.3%的识别准确率,相比于单层忆阻器基ANN的准确率提升69.3%.本研究为SFO基忆阻器性能调控提供了一种新方法,并展示了它们作为人工突触器件在神...     

基于吸收互补有机半导体本体复合薄膜的高性能柔性光突触晶体管

采用光吸收互补的聚(3-己基噻吩)(P3HT)和引达省并二噻吩-苯并噻二唑共聚物(PIDT-BT), 通过溶液法制备了两者的本体复合异质结构有机半导体薄膜, 并研究了薄膜的表面结构和光电性质. 将PIDT-BT:P3HT复合薄膜作为一类新型光敏沟道层, 与聚电解质介电材料相结合, 制备了高性能柔性低电压光突触晶体管. 考察了不同光刺激条件对光突触晶体管性能的影响及半导体机制, 发现PIDT-BT:P3HT器件具有明显光突触特性, 并且相较于单纯PIDT-BT或P3HT器件具有更高响应的兴奋性突触后电流. 基于PIDT-BT:P3HT薄膜的光突触器件, 在绿红双色光刺激下的响应大于两种单色光分别刺激的响应之和, 表明附加光刺激可调控器件的记忆效率. 该研究为发展高性能光响应半导体薄膜及柔性低功耗光突触器件提供了新策略.     

基于二维材料MXene的仿神经突触忆阻器的制备和长/短时程突触可塑性的实现

兼具长时程可塑性与短时程可塑性的电子突触被认为是类脑计算系统的重要基础.将一种新型二维材料MXene应用到忆阻器中,制备了基于Cu/MXene/SiO_2/W的仿神经突触忆阻器.结果表明, Cu/MXene/SiO_2/W忆阻器成功实现了稳定的双极性模拟阻态切换,同时成功模拟了生物突触短时程可塑性的双脉冲易化功能和长时程可塑性的长期增强/抑制行为,其中双脉冲易化的易化指数与脉冲间隔时间相关. Cu/MXene/SiO_2/W忆阻器的突触仿生特性,归功于MXene辅助的Cu离子电导丝形成与破灭的类突触响应机理.由于Cu/MXene/SiO_2/W忆阻器兼具长时程可塑性与短时程可塑性,其在突触仿生电子学和类脑智能领域将会具有巨大的应用前景.     

玉米淀粉固态电解质质子\电子杂化突触晶体管

随绿色可持续发展观念的深入人心,研究人员致力于寻找天然有机材料应用于功能性电子器件.淀粉以其低廉的价格、丰富的来源和优异的机械性能进入了科研人员的视野.淀粉可由玉米、马铃薯、甘薯和葛根等含淀粉的物质中提取而得,一般不溶于水,在和水加热至一定温度时,则糊化成胶状溶液.本文通过旋涂法将玉米淀粉的胶状溶液旋涂至氧化铟锡玻璃表面,然后在30?C恒温环境中晾干制备成固态胶合状薄膜.以此薄膜作为固态电解质制备了氧化铟锌突触晶体管,并实现了生物神经突触的双脉冲易化、学习记忆能力、高通滤波等可塑性行为的仿真.本研究以玉米淀粉固态胶合薄膜作为电解质大大降低了氧化物薄膜晶体管固态电解质的成本,且该电解质无毒性、来源丰富,将为人工神经网络的开发提供一种可选择的元件.     

小世界神经元网络随机共振现象:混合突触和部分时滞的影响

实际神经元网络中,信息传递时电突触和化学突触同时存在,并且有些神经元间的时滞很小可以忽略.本文构建了带有不同类型突触耦合的小世界网络,研究部分时滞、混合突触及噪声对随机共振的影响.结果表明:兴奋性和抑制性突触的比例影响共振的产生;在抑制性突触为主的网络里,几乎不产生随机共振.系统最佳噪声强度和化学突触比例大致呈线性递增关系;特别是在以化学耦合为主的混合突触网络里,仅当兴奋性突触与抑制性突触比例约为4:1时,噪声才可诱导网络产生共振行为.在此比例下,引入部分时滞发现时滞可诱导网络产生随机多共振,且随网络中时滞边比例的增加,系统响应强度达到最优水平的时滞取值区间逐渐变窄;同时发现,网络中含有的化学突触越多,部分时滞诱导产生的多共振行为越强.此外,当时滞为系统固有周期的整数倍时,时滞越大共振所对应的噪声区域越广;并且网络中时滞边越多,越容易促使噪声和时滞诱导其产生明显的共振行为.     

基于铁电材料P(VDF-TrFE)调控的多级光突触晶体管

利用有机材料PDVT-10中固有的持续光电导效应,结合铁电材料P(VDF-TrFE)提供的极化电场,通过调整铁电材料的极化强度来实现对光突触器件驰豫特性的调控。模拟了突触的短期可塑性、双脉冲易化性等基本功能,并进一步实现了多级、可调光突触。此外,持续光电导效应的驰豫现象与生物突触中Ca~(2+)的流动特性相类似,可以更好地模拟生物突触行为。研究结果为开发可调光突触提供了一个新的思路。