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Presentan la primera neurona artificial convertida en chip

La primera neurona artificial, hecha de silicio, podría permitirnos reparar lesiones cerebrales, tales como, el Alzheimer.

Imagina, por ejemplo, si una lesión cerebral pudiera repararse con un chip de computadora. Eso puede no estar muy lejos.

Esta semana, un grupo de investigadores informaron sobre una «neurona artificial de estado sólido» que modela con precisión el comportamiento de las células nerviosas biológicas.

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La investigación, publicada en Nature Communications, planeta que los dispositivos podrían conectarse a circuitos neurológicos biológicos para reparar daños o enfermedades.

«Hasta ahora, las neuronas han sido como cajas negras, pero hemos logrado abrir la caja negra y mirar dentro», dijo el líder del proyecto Alain Nogaret, de la Universidad de Bath en el Reino Unido, en un comunicado de prensa.

Agregó: «Nuestro trabajo cambia el paradigma porque proporciona un método robusto para reproducir las propiedades eléctricas de las neuronas reales en minucioso detalle».

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Chip-neurona artificial

Los investigadores expresaron que no fue fácil replicar con precisión el comportamiento de las neuronas en el silicio –– elemento químico ––, porque la forma en que responden a los estímulos no es lineal.

En otras palabras, una señal dos veces más fuerte no necesariamente generará una respuesta que sea dos veces más fuerte.

Los investigadores resolvieron el problema recolectando datos de dos tipos de neuronas de rata:

  • Región del cerebro del hipocampo, que participa en el aprendizaje y la memoria.
  • El segundo en el centro respiratorio, que controla la respiración.

Usaron estos datos para estimar los parámetros que controlan, cómo fluyen los iones a través de las neuronas y luego usaron esos parámetros para crear un modelo que explica cómo las neuronas responden a los estímulos de otros nervios. 

Posteriormente usaron este modelo para construir chips de silicio analógicos que modelaron con precisión el comportamiento de las neuronas reales.

Para probar los chips, sometieron a los roedores a 60 protocolos de estimulación diferentes y compararon sus respuestas con las observadas en el hipocampo de rata y las neuronas del tronco encefálico.

  • Los chips alcanzan una precisión de 94%.
Imagen: Getty
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Desempeño y características

La neurona artificial usa solo 140 nanovatios de potencia, una milmillonésima parte de lo que necesita un microprocesador, lo que las hace mucho más prácticas para aplicaciones a largo plazo dentro del cuerpo. 

Cada chip tiene aproximadamente 0.1 milímetros de diámetro, pero muchos de ellos tendrían que combinarse para crear un implante práctico, que tendría unos pocos milímetros de ancho.

  • El desarrollo de implantes que permitan combatir enfermedades de degeneración neuronal como el Alzheimer.

Además, podría permitir reparar los circuitos defectuosos que causan afecciones como insuficiencia cardíaca y apnea del sueño, pero también podría reemplazar los nervios dañados causados ​​por lesiones en la columna o ayudar a conectar las extremidades robóticas al sistema nervioso de las personas, dijeron los investigadores a The Guardian.

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