科学家近日成功创造出拥有功能性神经系统的微型活体机器人，标志着此前的生物混合机器（仅能运动而无内部控制）实现了重大跨越。这种名为“神经机器人”（neurobots）的新型生物构造体完全由青蛙胚胎细胞构建，但其中包含的神经元能够自组织成活跃的神经网络，从而影响机器人的运动与行为。

与由金属和硅制成的传统机器人、甚至更早的仅依靠纤毛推进的活体机器人不同，神经机器人体内集成了神经元，并与其他细胞类型相互连接。这种整合不仅重塑了它们的形态和运动模式，还使其展现出比无神经的同类更复杂、更多样的行为。

该研究由哈佛大学维斯生物启发工程研究所（Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）的科学家领导，并与多家机构合作完成。研究团队在此前“异种机器人”（xenobots）的基础上取得了突破。异种机器人是由青蛙皮肤细胞简单组装而成，能在液体环境中移动，虽然表现出自主运动和对外界信号的简单反应，但缺乏集中协调活动的内部系统。

为了赋予活体机器人神经系统，团队开发了一种技术，在生物机器人发育早期将神经前体细胞植入其中。随着时间推移，这些细胞分化为神经元，不仅彼此之间形成连接，还延伸至机器人表面负责驱动运动的细胞（如多纤毛细胞）。

一旦神经元整合进来，神经机器人便开始与更简单的早期版本产生差异。神经组织的加入改变了它们的形状，使其更加细长，并改变了它们的行为，导致活动增加和更复杂的运动模式。研究人员认为，这表明神经活动不仅仅是“存在”，而是切实影响了活体机器的行为。

该研究的第一作者Haleh Fotowat博士表示：“重要的是，神经系统的整合重塑了神经机器人的形态和功能。与生物机器人相比，神经机器人更加细长，表现出独特的多纤毛细胞表达模式，活动增多，自发行为更复杂，并且全局基因表达发生了显著变化。”

团队还设计实验测试神经活动如何影响运动。在其中一项实验中，他们用一种改变神经通讯的药物处理神经机器人和对照生物机器人。两者的反应差异支持了“神经机器人中的神经系统在积极塑造行为”这一观点，尽管其具体机制仍有待深入研究。

除了直接的运动控制，研究人员还发现神经机器人中出现了意想不到的基因表达变化，其中包括与青蛙视觉系统发育相关的基因。这些发现提示未来可能涌现出其他感知能力，不过目前仍属推测。

维斯研究所创始所长唐纳德·英格伯表示：“生物机器人，以及现在的神经机器人，是颠覆科学思维和所有既有范式的进步。它们为生物医学研究开辟了新的前沿，有望为我们理解基础生物学以及解决目前尚无法想象的医学问题提供新的途径。”

该研究发表于《先进科学》（Advanced Science）期刊。