Otro paso hacia la conexión de cerebros y máquinas: una neurona artificial controla una planta carnívora

Los especialistas creen que en una década será normal contar con implantes y sensores cerebrales. La neurotecnología, el campo que desarrolla las herramientas para interactuar directamente con el sistema nervioso, realiza promesas increíbles y provoca recelos comprensibles. Su marcha es imparable y está regada con miles de millones, con el impulso de grandes inversores como Elon Musk y compañías como Facebook. Pero la neurociencia es tan compleja que se avanza con pequeños pasos hacia ese futuro. Hoy se ha conocido un nuevo enfoque que puede ser de gran ayuda para transitar ese camino: una simulación artificial de una conexión neuronal fabricada con materiales orgánicos, que permitirán una mejor conexión con células vivas.

La neurona artificial orgánica tomó el control del movimiento de una planta carnívora y, enviando la secuencia correcta de impulsos eléctricos a sus células, consiguió 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 opción en la caja de herramientas de los dispositivos capaces de simular funciones neuronales, según los investigadores que lo han desarrollado. “Nos permite potencialmente construir los componentes básicos de nuestro cerebro: neuronas y sinapsis”, señala Simone Fabiano, uno de los autores del trabajo, que se publica en Nature Communications.

Estas plantas carnívoras ya se han controlado en el pasado con estímulos eléctricos; el equipo la usó como modelo porque lo importante era probar que sus neuronas artificiales de material orgánico se pueden biointegrar con tejidos vivos. “Las venus atrapamoscas son fáciles de manejar y, como primera demostración, suponían una elección fácil. Sin embargo, la posibilidad de modular la electrofisiología de los sistemas vivos mediante neuronas artificiales puede extenderse a otros sistemas biológicos, y lo estamos investigando con modelos animales”, afirma el científico de la Universidad de Linköping (Suecia).

Tras probar en este escenario sencillo su dispositivo, los investigadores ya se plantean las posibilidades futuras como implantes cerebrales y la conexión de los humanos al internet de las cosas. En el corto plazo, pueden emplearse “para detectar, procesar y ordenar una actuación específica”, como mover la planta. A la larga, hablan de conexiones de neuronas artificiales para lograr aprendizaje automático en ordenadores: “Podrían conectarse directamente con redes neuronales biológicas para futuras interfaces cerebro-máquina”, asegura Fabiano. Es el nuevo santo grial de Silicon Valley: conectar cabezas humanas a ordenadores e internet.

El neurólogo Javier DeFelipe, del CSIC, explica que “se está intentando imitar lo que hacen los circuitos del cerebro y el sistema nervioso”. “Pero hay que ir paso a paso, porque no sabemos bien cómo funciona. Si consigues algo que puedas reproducir, una pequeña función como en este caso, es un buen avance: conseguir una biocompatibilidad que se aproxima más a lo que es una célula biológica”, añade el neurólogo, que no ha participado en ese trabajo. Pero advierte: “Ahora te meten un electrodo en el cerebro y te estimulan con corriente eléctrica y oyes una voz o mueves un músculo, pero eso no quiere decir que conozcas el circuito como para reconstruirlo entero”. “Una cosa es intervenir de una forma más orgánica en la función de esa neurona y otra cosa es recrear toda su complejidad”, añade DeFelipe, del Instituto Cajal.

“Esto podría usarse para monitorizar la salud corporal, en interfaces cerebro-máquina o en robótica”

Simone Fabiano, Universidad de Linköping

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 básicos de la comunicación de las neuronas. Se pueden moldear a temperatura ambiente sobre plástico o papel y se imprimen mediante serigrafía barata, de la que se usa para imprimir en camisetas, explica Fabiano: “Esto sería inconcebible con la electrónica basada en silicio”. Este tipo de circuitos de silicio, como los clásicos chips, son los que se pretenden superar en este caso, ya que se integran peor en organismos biológicos.

“Los componentes básicos de nuestras neuronas artificiales permiten la fusión sensorial directamente entre las neuronas. Esto nos permite desarrollar sistemas que pueden sentir, procesar y actuar, y así introducir el proceso de toma de decisiones en aparatos. Esto podría usarse para monitorizar la salud corporal, en interfaces cerebro-máquina o en robótica”, aventura Fabiano. El siguiente paso en su trabajo, explica, será lograr que sus dispositivos consigan la frecuencia y la eficiencia energética de las neuronas biológicas reales.

DeFelipe advierte de que todavía se está “muy lejos de hacer una neurona artificial”. “Todavía estamos intentando entender cómo funciona; esto 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 se construye el circuito y otra que se comporte como una célula real”, resume el neurólogo.

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