Los científicos han inventado neuronas artificiales en chips de silicio que se comportan como si fueran reales, un logro único con un enorme alcance para los dispositivos médicos, esto para curar enfermedades crónicas, como insuficiencia cardíaca, Alzheimer y otras afecciones de degeneración neuronal.
Las neuronas artificiales no solo se comportan como neuronas biológicas, sino que solo necesitan una milmillonésima parte de la potencia de un microprocesador, lo que las hace ideales para su uso en implantes médicos y otros dispositivos bioelectrónicos.
El equipo de investigación, dirigido por la Universidad de Bath, incluyendo investigadores de las Universidades de Bristol, Zurich y Auckland, describe las neuronas artificiales en un estudio publicado en Nature Communications.
Diseñar neuronas artificiales que respondan a señales eléctricas del sistema nervioso como neuronas reales ha sido un objetivo importante en la medicina durante décadas, ya que abre la posibilidad de curar condiciones en las que las neuronas no funcionan correctamente y sus procesos se han cortado como en la médula espinal o han muerto. Las neuronas artificiales podrían reparar los biocircuitos enfermos replicando su función saludable y respondiendo adecuadamente a la retroalimentación biológica para restaurar la función corporal.
El desarrollo de neuronas artificiales ha sido un desafío inmenso debido a los desafíos de la biología compleja y las respuestas neuronales difíciles de predecir. Los investigadores modelaron y derivaron ecuaciones con éxito para explicar cómo responden las neuronas a los estímulos eléctricos de otros nervios. Esto es increíblemente complicado ya que las respuestas son «no lineales»; en otras palabras, si una señal se vuelve el doble de fuerte, no necesariamente debería provocar una reacción el doble de grande, podría ser tres veces más grande o algo más.
Luego se diseñaron chips de silicio que modelaron con precisión los canales de iones biológicos, antes de demostrar que sus neuronas de silicio imitaban con precisión a las neuronas vivas reales y que responden a una variedad de estimulaciones.
Los investigadores replicaron con precisión la dinámica completa de las neuronas del hipocampo y las neuronas respiratorias de ratas, bajo una amplia gama de estímulos.
El profesor Alain Nogaret, del Departamento de Física de la Universidad de Bath, quien dirigió el proyecto. Dijo: “Hasta ahora las neuronas han sido como cajas negras, pero hemos logrado abrir la caja negra y mirar dentro. Nuestro trabajo está cambiando de paradigma porque proporciona un método robusto para reproducir las propiedades eléctricas de las neuronas reales con todo lujo de detalles.
Otras posibles aplicaciones podrían estar en el tratamiento de afecciones como el Alzheimer y enfermedades neuronales degenerativas en general.
Por: Dalia Solano.
Fuentes:
Genetic Engineering & Biotechnology News.
Artificial Neurons on a Chip Developed to Treat Chronic Diseases.
