Adv. Mater. | 祝贺博士生张红杰发表研究型文章“多巴胺-离子级联人工突触实现自适应神经形态注意”！

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 期刊发表题为“An Artificial Dopamine-Ionic Cascade Synapse for Adaptive Neuromorphic Attention”的研究型文章。该工作受生物神经系统中多巴胺调控注意力机制的启发，构建了一种人工多巴胺–离子级联突触。通过将高灵敏多巴胺传感器与离子型人工突触器件集成，实现了化学信号向突触权重的直接映射与动态调控。在此基础上，研究团队进一步展示了该器件在自适应视觉识别及机械臂选择性抓取任务中的优异表现。该成果为化学信号驱动的神经形态计算提供了新思路。

图1 神经递质增强视觉注意力的生物与人工系统示意图

在生物神经系统中，注意力的调控依赖于前额叶皮层对视觉皮层的自上而下调节，其中多巴胺作为重要的神经调质发挥关键作用。当机体处于低唤醒状态时，较低水平的多巴胺会抑制离子通道活性，降低突触兴奋性，使注意力窗口趋于收紧；而在高警觉状态下，多巴胺水平升高，可增强突触传递效率与兴奋性突触后响应，从而拓宽注意力窗口，实现对不同强度输入信息的自适应处理（图1a）。受此启发，本文设计了一种人工多巴胺–离子级联突触器件。通过将高灵敏多巴胺传感器与柔性离子弹性体突触器件集成，多巴胺在传感端氧化产生的局域电场可调控阳离子迁移，进而动态调节突触权重，实现对输入信号的自适应增益控制（图1b）。

图2 多巴胺增强的机械臂选择性抓取

在此基础上，该系统实现了多巴胺对突触响应的直接调制，并表现出典型的增益调控特性。进一步结合视觉识别模型，揭示了多巴胺调制中的增益–噪声权衡，并通过自适应策略实现识别性能优化。最终，该系统被应用于机械臂抓取任务，构建“感知–决策–执行”闭环，在不同多巴胺水平下呈现出由选择性响应到多目标处理的行为转变，验证了其在注意力调控、奖赏学习及目标导向行为中的应用潜力（图2）。

南方科技大学和澳门大学联培的博士生张红杰为该论文第一作者，南方科技大学硕士研究生向悦绮为共同第一作者为共同第一作者，肖凯副教授（南方科技大学）、王瑞兵教授（澳门大学）、张明明副教授（南方科技大学）和林苑菁助理教授（南方科技大学）为论文通讯作者。本工作得到了深圳市医学研究专项、国家自然科学基金、广东省创新创业团队计划、深圳市科技创新委员会等项目的支持。

原文信息：An Artificial Dopamine-Ionic Cascade Synapse for Adaptive Neuromorphic Attention. Adv. Mater., 2026, 0: e21464. https://doi.org/10.1002/adma.202521464