Adv. Mater. | 祝贺科研助理蓝荣华发表研究型论文“基于可重构水凝胶忆阻器的仿生LIF神经元”！

近日，南方科技大学生物医学工程系肖凯副教授团队在Advanced Materials 期刊上发表了题为“Bioinspired Leaky Integrate-and-Fire Neurons Enabled by Reconfigurable Hydrogel Memristors”的研究型文章。该研究受生物 LIF 神经元功能启发，通过简单调控 PVA 含量改变银纳米片（Ag NF）在水凝胶基质中的分散状态，从而形成不同的 Ag 导电路径，在单一水凝胶体系中分别实现了生物突触与胞体功能模拟。进一步，通过整合人工突触与人工胞体构建了能够根据历史刺激动态调节发放频率的人工 LIF 神经元，为推动人工神经网络硬件的发展作出重要贡献。

图1. 可重构水凝胶忆阻器用于模拟生物 LIF 神经元功能

突触可塑性与胞体的整合-发放行为是生物 LIF 神经元学习与计算的基础。近年来，研究者通过水凝胶忆阻器成功模拟了生物突触与胞体的功能。然而，由于人工突触与人工胞体在功能和实现机制上存在差异，大多数基于水凝胶的人工突触与人工胞体仍依赖不同材料体系分别构建。这种异质性不仅增加了器件制备与系统集成的复杂性，也不同于生物神经元中突触与胞体共享相同离子环境的生理特征，从而在根本上限制了人工神经网络硬件的发展。因此，探索在单一水凝胶体系中分别实现突触与胞体功能，对于全面模拟生物 LIF 神经元具有重要意义。

图2. 基于忆阻器的人工 LIF 神经元用于图像识别

本文报道了一种可重构水凝胶忆阻器，通过调控 PVA 含量形成不同的 Ag 导电路径，分别制备了非易失性模拟型（突触功能）与易失性阈值开关型（胞体功能）忆阻器。其中，低 PVA 含量制备的模拟型忆阻器可用于模拟成对脉冲促进/抑制（PPF/PPD）和脉冲时序依赖可塑性（STDP）等突触行为；高 PVA 含量制备的阈值开关型忆阻器表现出0.56 V的低阈值开关特性，可用于模拟胞体的整合-发放行为。此外，基于上述忆阻器构建的人工 LIF 神经元电路，通过引入突触可塑性实现了根据历史刺激动态调节发放频率，并在图像分类任务中取得了 95.46% 的高识别准确率。该工作为更全面模拟生物 LIF 神经元及构建柔性神经形态硬件提供了新思路。

原文信息：Bioinspired Leaky Integrate-and-Fire Neurons Enabled byReconfigurable Hydrogel Memristors. Adv. Mater., 2026, 0:e20195. http://doi.org/10.1002/adma.202520195