Uma equipe de Princeton projetou um dispositivo tridimensional que funde neurônios vivos com eletrônica. Esse sistema pode ser programado para reconhecer padrões elétricos. Diferentemente das tentativas anteriores, que utilizavam culturas planas em 2D ou aglomerados celulares, a inovação aqui reside na interação direta com as células neuronais a partir do interior da rede.
Para isso, os pesquisadores empregaram métodos de fabricação para criar uma malha 3D de fios metálicos microscópicos e eletrodos, mantidos por um revestimento de epóxi muito fino. Essa estrutura flexível permite que dezenas de milhares de neurônios se desenvolvam ao seu redor, formando uma rede tridimensional densa capaz de realizar cálculos. O estudo foi publicado na
Nature Electronics.
Representação artística de um dispositivo combinando neurônios biológicos e eletrônica em uma rede programável.
Crédito: Kate Zvorykina/Ella Maru Studio, Inc. Esse formato integrado permite registrar e estimular a atividade elétrica dos neurônios com uma precisão muito superior aos sistemas anteriores. Por mais de seis meses, a equipe observou a evolução da rede, testou métodos para fortalecer ou enfraquecer as conexões entre neurônios, e então treinou um algoritmo para identificar padrões nos impulsos elétricos. Em dois experimentos distintos, o sistema distinguiu corretamente padrões espaciais e temporais diferentes.
Um dos principais autores, Tian-Ming Fu, explica que o verdadeiro gargalo para a inteligência artificial em um futuro próximo é a energia. Nosso cérebro consome cerca de um milionésimo da potência dos sistemas atuais de IA para tarefas semelhantes. Esse dispositivo poderia, portanto, ajudar a superar esse desafio energético, ao mesmo tempo que reproduz certas capacidades do cérebro.
Kumar Mritunjay, primeiro autor do estudo, indica que essas redes neurais biológicas em 3D não se limitam a revelar os mecanismos de cálculo do cérebro, elas também podem ajudar a compreender e potencialmente tratar doenças neurológicas.
O chip contém cerca de 70.000 neurônios biológicos em rede sobre uma malha 3D com dezenas de eletrodos microscópicos que podem detectar e manipular a atividade das células cerebrais.
Crédito: Wright Señeres