在大多数人工神经系统中，电导率的变化是突触权重更新的主要指标，与生物体中观察到的复杂性相比，其提供的信息有限。离子掺杂和去掺杂过程的不确定性和复杂性导致权重更新的松弛时间不确定，可能导致处理时序信号时出现混叠或漏失的挑战。探索突触权重信息的替代形式可以缓解这些问题，同时将颜色信息整合到人工神经系统中可以提供许多优势和增强其功能的机会。

徐文涛教授团队设计并概念验证了相关成果，相关研究成果在全球顶尖的学术期刊《自然—通讯》(Nature Communications)上发表。徐文涛教授为通讯作者，团队成员倪尧博士、刘甲奇与韩弘为共同一作。

颜色信息的传递是生物体之间最直接和广泛的交互方法之一，这表明将颜色信息整合到人工神经系统中可以提供许多优势和增强其功能的机会。例如，变色龙可以通过调节儿茶酚胺神经递质如肾上腺素（EPI）的浓度来调整色素细胞的活动，实现与同种个体的交流时快速的色彩变化。研究团队从中汲取灵感，设计了一种可视化神经反射系统。这个仿生系统的核心是电致变色神经形态晶体管（ENT）。电致变色神经形态晶体管（ENT）模拟生物神经递质（如EPI）的释放机制，以响应人工触须捕捉到的各种环境刺激，它既是运动神经与肌肉的连接点，向人工触须发出指令，诱导反馈收缩；又是编码器，能够分配可调颜色权重，提供另一种信息表达方式。该设计利用了在结晶聚合物中由质子掺杂产生的电致变色效应，以及对电荷的负离子积累诱导效应。利用离子交换膜对不同离子的自适应控制来精确调节两种突触权重：色度和电导率。将电致变色神经晶体管与能够感知外部振动信号并进行反馈作用的人工触须结合，实现对环境刺激下反射弧中信号流的实时可视化。这项研究具有重要的应用前景，有助于推动生物仿生编码范式的发展，并促进生物混合界面的研究。

电致变色神经形态晶体管（ENT）在可视化神经反射系统中的应用，类似于变色龙的生理颜色变化反应，并实现可视化的仿生反射系统。

近年来，徐文涛教授团队主要围绕柔性神经形态电子学领域，在人造传入（感知）与传出（运动）神经设计开发、神经形态器件新原理研究与性能突破、以及神经形态纤维材料制备等方面开展系统性的研究工作。2017年以来，徐文涛教授带领团队以通讯作者或第一作者身份在Science,Nature Communications,Advanced Materials等权威学术杂志上发表文章70余篇。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47630-9