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Otro paso hacia la conexión de cerebros y máquinas: una neurona artificial controla una planta carnívora
Un equipo de investigadores simula con éxito la función de la célula cerebral con materiales orgánicos que se imprimen de forma barata y que se podrían implantar en el futuro en humanos
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Los especialistas creen que en una década será normal tener implantes y sensores cerebrales. La neurotecnología, el campo que desarrolla las herramientas para interactuar directamente con el sistema nervioso, ofrece una promesa increíble y despierta una comprensible perplejidad. Su marcha es imparable y está regada por miles de millones, con el aliento de grandes inversores como Elon Musk y empresas como Facebook. Pero la neurociencia es tan compleja que se están dando pequeños pasos hacia ese futuro. Hoy conocemos un nuevo enfoque que puede ser de gran ayuda en este camino: una simulación artificial de una conexión neuronal hecha con materiales orgánicos, que permitirá una mejor conexión con las células vivas.
La neurona artificial orgánica tomó el control del movimiento de una planta carnívora y, al enviar la secuencia correcta de pulsos eléctricos a sus células, hizo que se detuviera su mecanismo atrapamoscas. Con este circuito se pueden modular los picos de pulso, lo que es un «resultado significativo» que aporta una nueva opción en la caja de herramientas de los dispositivos que pueden simular funciones neuronales, según los investigadores que lo desarrollaron. «Potencialmente nos permite construir los componentes básicos de nuestro cerebro: neuronas y sinapsis», dice Simone Fabiano, una de las autoras del trabajo, que se publica en Comunicaciones de la naturaleza.
Estas plantas carnívoras ya han sido controladas en el pasado con estímulos eléctricos; el equipo lo usó como modelo porque lo importante era demostrar que sus neuronas artificiales hechas de material orgánico pueden ser biointegrar con tejidos vivos. “Las Venus atrapamoscas son fáciles de manejar y, como primera demostración, fueron una elección sencilla. Sin embargo, la posibilidad de modular la electrofisiología de los sistemas vivos mediante neuronas artificiales se puede extender a otros sistemas biológicos y lo estamos estudiando con modelos animales”, apunta el científico de la Universidad de Linköping (Suecia).
Después de probar su dispositivo en este escenario simple, los investigadores ya están considerando posibilidades futuras, como los implantes cerebrales y la conexión de humanos al Internet de las Cosas. A corto plazo, se pueden utilizar «para detectar, procesar y ordenar una acción específica», como mover la planta. A la larga, hablan de conectar neuronas artificiales para lograr el aprendizaje automático en las computadoras: «Se podrían conectar directamente a redes neuronales biológicas para futuras interfaces cerebro-máquina», dice Fabiano. Es el nuevo Santo Grial de Silicon Valley: conectar cabezas humanas a computadoras e Internet.
El neurólogo del CSIC Javier DeFelipe explica que “se está intentando imitar lo que hacen los circuitos del cerebro y del sistema nervioso”. “Pero tenemos que ir paso a paso, porque realmente no sabemos cómo funciona. Si consigues algo que puedas reproducir, una pequeña función como en este caso, es un gran paso adelante: conseguir una biocompatibilidad más cercana a lo que es una célula biológica”, añade el neurólogo, que no participó en este trabajo. Pero advierte: «Ahora te ponen un electrodo en el cerebro y te estimulan con una corriente eléctrica y escuchas una voz o mueves un músculo, pero eso no significa que sepas lo suficiente sobre el circuito para reconstruirlo todo». “Una cosa es intervenir de forma más orgánica en el funcionamiento de esa neurona y otra muy distinta recrear toda su complejidad”, añade DeFelipe, del Instituto Cajal.
Las neuronas artificiales que se desarrollaron en Suecia se basan en compuestos que pueden transportar tanto iones como electrones, los elementos que transmiten los impulsos básicos de la comunicación neuronal. Se pueden imprimir a temperatura ambiente en plástico o papel y se pueden imprimir con serigrafía de bajo costo, del tipo que se usa para imprimir camisetas, explica Fabiano: «Esto sería inconcebible con la electrónica basada en silicio». Este tipo de circuitos de silicio, al igual que los chips clásicos, son los que pretendemos superar en este caso, ya que están menos integrados en los organismos biológicos.
“Los componentes básicos de nuestras neuronas artificiales permiten la fusión sensorial directamente entre neuronas. Esto nos permite desarrollar sistemas capaces de percibir, procesar y actuar, y así introducir la toma de decisiones en los dispositivos. Esto podría usarse para monitorear la salud del cuerpo, en interfaces cerebro-máquina o en robótica “, dice Fabiano. El próximo paso en su trabajo, explica, será hacer que sus dispositivos alcancen la frecuencia y la eficiencia energética de las neuronas biológicas reales.
DeFelipe advierte que todavía estamos «muy lejos de la creación de una neurona artificial». “Todavía estamos tratando de entender cómo funciona; este es un paso más en el desarrollo de estas herramientas que se adaptarían mejor al cerebro que las de silicio, pero una cosa es el material con el que está construido el circuito y otra que se comporte como una célula real”, resume el neurólogo.
EL PAIS@Ediciones El Pais, S.L.U.
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