8月20日消息，AZoM报道，美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）一项跨越数十年的合作研究正在改写对学习与记忆形成机制的理解：研究提示细胞膜在学习记忆形成中扮演直接角色，而非仅是神经信号的被动屏障。

这项工作由ORNL散裂中子源的中子散射科学家John Katsaras与纳米相材料科学中心的洁净室工艺工程师Pat Collier合作完成，成果旨在推动神经形态（类脑、低功耗）计算技术与神经系统疾病研究的材料科学基础。

软物质包括易改变形状的材料，如膜、凝胶和聚合物。生物膜无论复杂程度如何，共同基础都是脂质双分子层——每个脂质分子含亲水头部与疏水尾部。为在电刺激下研究膜性质，两人采用油中悬浮水滴形成的"液滴界面双分子层"（droplet interface bilayer）作为实验平台。

早期实验出现意料之外的电学数据后，他们转向神经元周围的膜——许多记忆和学习过程的发生位置。Collier表示："早期测量揭示了膜电学行为的稳定变化——通常与神经活动相关的模式"，随后团队开发了新的实验方法，观察到与生物记忆和学习发生相一致的结果。

关键突破在于：科学家早已知道离子活动驱动大脑信号传导，而这两位学者证明了脂质双分子层主动参与调控离子流经膜蛋白的过程。Collier说："我们已经证明记忆电阻和记忆电容可以在同一张膜内发生。膜的某一区域，脂质双分子层可能重排形成记忆电阻器；另一区域则可表现为记忆电容器。"

Katsaras强调，这一发现得益于ORNL软物质科学经验与世界领先中子能力及同址用户设施的独特组合，使研究者能以前所未有的方式研究生物膜。

从产业视角看，若软物质膜可通过组分设计实现记忆电阻/记忆电容的可编程表现，将为类脑计算提供一种有别于刚性硅器件的低功耗材料平台，可用于新型神经传感与计算器件开发；这一方向也呼应了phys.org同日报道的ORNL"模型膜中的学习与记忆形成"研究，两项报道指向同一团队的系列成果。 （来源：AZoM）