BioemuS：利用仿生脉冲神经网络进行实时仿真和杂交的神经系统疾病研究的新工具

来自法国、日本和意大利的研究人员开发了Bi?muS，这是一种低成本、灵活、实时的仿生工具，专为生物杂交实验而设计。该系统实现了人工神经网络和活体神经网络之间的闭环交互。此外，Bi?muS提供了可访问性和易用性，促进了体外和体内神经网络动力学的实时仿真。这项跨学科的合作旨在加强生物电学治疗和神经假肢的发展。

　　

在活体细胞和人工细胞之间进行生物杂交实验是开发下一代基于神经形态的神经假体的必要条件。为了实现这一目标，来自法国、日本和意大利的团队开发了一种新的工具来研究神经科学中的闭环相互作用。

目前，神经系统疾病的药物治疗仍然有限，这推动了对有希望的替代方法的探索，例如电致幻剂。生物电子学和神经形态工程学的最新研究促进了新一代脑修复神经假体的发展。然而，要充分发挥其潜力，需要对生物杂交相互作用有更深入的了解。

在《自然通讯》上发表的一篇新文章中，作者介绍了BioemuS，这是一种低成本、嵌入式、灵活和实时的仿生工具，可以进行生物混合实验，实时模拟生命系统。该新系统简化了生物物理详细神经网络动态的调查和复制，同时优先考虑了成本效率、灵活性和易用性。

“我们展示了使用标准生物物理界面和各种生物细胞进行生物杂交实验的可行性，以及各种网络配置的实时模拟，”该研究的主要作者罗曼·博布瓦说。

该嵌入式系统为闭环应用提供了实时、经济、用户友好的解决方案，解决了当前高性能替代方案中普遍存在的可访问性挑战。与基于服务器的基础设施或复杂的系统不同，这些系统可能昂贵且难以集成到实验设置中，这种新的解决方案优先考虑简单性和可访问性。值得注意的是，尽管有gpu加速计算，但即使是软件替代品也经常难以实现闭环应用程序所需的低延迟。

“我们设想，我们的系统是朝着开发用于生物电治疗的基于神经形态的神经假体迈出的关键一步，可以在可比的时间尺度上实现与生物网络的无缝通信。该研究的资深通讯作者Timothee Levi解释说:“Bi?muS的嵌入式实时功能增强了实用性和可访问性，扩大了其在生物杂交实验中实际应用的潜力。”

“该系统是我们跨学科合作努力的里程碑式成就。这篇文章的资深作者Yoshiho Ikeuchi宣布。“在过去的几年里，我们一直在合作和交流想法。我们最近在《自然通讯》上发表了另一篇合作文章，在这篇文章中，我们报道了两个大脑类器官之间的联系增强了它们的活性和复杂性。我们希望通过分享这些进展并与科学界有效沟通，来制造更好的神经元表征和功能化系统。”

这项研究强调了多学科项目和国际合作的重要性。波尔多大学和法国国家科学研究中心的Beaubois博士和Levi教授通过IMS和LIMMS实验室开发了这个模拟生物动力学的实时工具。随后，该工具与东京大学工业科学研究所的Ikeuchi教授合作，用于体外靶向类器官的生物杂交实验，并与热那亚大学DIBRIS的Chiappalone教授合作，应用于啮齿动物体内实验。