Otro paso hacia la conexi¨®n de cerebros y m¨¢quinas: una neurona artificial controla una planta carn¨ªvora

Los especialistas creen que en una d¨¦cada ser¨¢ normal contar con implantes y sensores cerebrales. La neurotecnolog¨ªa, el campo que desarrolla las herramientas para interactuar directamente con el sistema nervioso, realiza promesas incre¨ªbles y provoca recelos comprensibles. Su marcha es imparable y est¨¢ regada con miles de millones, con el impulso de grandes inversores como Elon Musk y compa?¨ªas como Facebook. Pero la neurociencia es tan compleja que se avanza con peque?os pasos hacia ese futuro. Hoy se ha conocido un nuevo enfoque que puede ser de gran ayuda para transitar ese camino: una simulaci¨®n artificial de una conexi¨®n neuronal fabricada con materiales org¨¢nicos, que permitir¨¢n una mejor conexi¨®n con c¨¦lulas vivas.

La neurona artificial org¨¢nica tom¨® el control del movimiento de una planta carn¨ªvora y, enviando la secuencia correcta de impulsos el¨¦ctricos a sus c¨¦lulas, consigui¨® que se cerrara su mecanismo atrapamoscas. Con este circuito se pueden modular los picos de impulsos, lo que supone un ¡°hallazgo significativo¡± que proporciona una nueva opci¨®n en la caja de herramientas de los dispositivos capaces de simular funciones neuronales, seg¨²n los investigadores que lo han desarrollado. ¡°Nos permite potencialmente construir los componentes b¨¢sicos de nuestro cerebro: neuronas y sinapsis¡±, se?ala Simone Fabiano, uno de los autores del trabajo, que se publica en Nature Communications.

Estas plantas carn¨ªvoras ya se han controlado en el pasado con est¨ªmulos el¨¦ctricos; el equipo la us¨® como modelo porque lo importante era probar que sus neuronas artificiales de material org¨¢nico se pueden biointegrar con tejidos vivos. ¡°Las venus atrapamoscas son f¨¢ciles de manejar y, como primera demostraci¨®n, supon¨ªan una elecci¨®n f¨¢cil. Sin embargo, la posibilidad de modular la electrofisiolog¨ªa de los sistemas vivos mediante neuronas artificiales puede extenderse a otros sistemas biol¨®gicos, y lo estamos investigando con modelos animales¡±, afirma el cient¨ªfico de la Universidad de Link?ping (Suecia).

Tras probar en este escenario sencillo su dispositivo, los investigadores ya se plantean las posibilidades futuras como implantes cerebrales y la conexi¨®n de los humanos al internet de las cosas. En el corto plazo, pueden emplearse ¡°para detectar, procesar y ordenar una actuaci¨®n espec¨ªfica¡±, como mover la planta. A la larga, hablan de conexiones de neuronas artificiales para lograr aprendizaje autom¨¢tico en ordenadores: ¡°Podr¨ªan conectarse directamente con redes neuronales biol¨®gicas para futuras interfaces cerebro-m¨¢quina¡±, asegura Fabiano. Es el nuevo santo grial de Silicon Valley: conectar cabezas humanas a ordenadores e internet.

El neur¨®logo Javier DeFelipe, del CSIC, explica que ¡°se est¨¢ intentando imitar lo que hacen los circuitos del cerebro y el sistema nervioso¡±. ¡°Pero hay que ir paso a paso, porque no sabemos bien c¨®mo funciona. Si consigues algo que puedas reproducir, una peque?a funci¨®n como en este caso, es un buen avance: conseguir una biocompatibilidad que se aproxima m¨¢s a lo que es una c¨¦lula biol¨®gica¡±, a?ade el neur¨®logo, que no ha participado en ese trabajo. Pero advierte: ¡°Ahora te meten un electrodo en el cerebro y te estimulan con corriente el¨¦ctrica y oyes una voz o mueves un m¨²sculo, pero eso no quiere decir que conozcas el circuito como para reconstruirlo entero¡±. ¡°Una cosa es intervenir de una forma m¨¢s org¨¢nica en la funci¨®n de esa neurona y otra cosa es recrear toda su complejidad¡±, a?ade DeFelipe, del Instituto Cajal.

¡°Esto podr¨ªa usarse para monitorizar la salud corporal, en interfaces cerebro-m¨¢quina o en rob¨®tica¡±

Simone Fabiano, Universidad de Link?ping

Las neuronas artificiales que han desarrollado en Suecia se basan en compuestos que pueden transportar tanto iones como electrones, los elementos que transmiten los impulsos b¨¢sicos de la comunicaci¨®n de las neuronas. Se pueden moldear a temperatura ambiente sobre pl¨¢stico o papel y se imprimen mediante serigraf¨ªa barata, de la que se usa para imprimir en camisetas, explica Fabiano: ¡°Esto ser¨ªa inconcebible con la electr¨®nica basada en silicio¡±. Este tipo de circuitos de silicio, como los cl¨¢sicos chips, son los que se pretenden superar en este caso, ya que se integran peor en organismos biol¨®gicos.

¡°Los componentes b¨¢sicos de nuestras neuronas artificiales permiten la fusi¨®n sensorial directamente entre las neuronas. Esto nos permite desarrollar sistemas que pueden sentir, procesar y actuar, y as¨ª introducir el proceso de toma de decisiones en aparatos. Esto podr¨ªa usarse para monitorizar la salud corporal, en interfaces cerebro-m¨¢quina o en rob¨®tica¡±, aventura Fabiano. El siguiente paso en su trabajo, explica, ser¨¢ lograr que sus dispositivos consigan la frecuencia y la eficiencia energ¨¦tica de las neuronas biol¨®gicas reales.

DeFelipe advierte de que todav¨ªa se est¨¢ ¡°muy lejos de hacer una neurona artificial¡±. ¡°Todav¨ªa estamos intentando entender c¨®mo funciona; esto es un paso m¨¢s en el desarrollo de estas herramientas que se adaptar¨ªan mejor al cerebro que las de silicio, pero una cosa es el material con el que se construye el circuito y otra que se comporte como una c¨¦lula real¡±, resume el neur¨®logo.

Puedes escribirnos a javier@esmateria.com, seguir a MATERIA en Facebook, Twitter e Instagram, o apuntarte aqu¨ª para recibir nuestro bolet¨ªn semanal.