Primeras neuronas artificiales en el mundo.

Un grupo de investigadores del Reino unido, Suiza y Nueva Zelanda, desarrollaron las primeras neuronas artificiales en un chip de silicio, dando el primer paso para curar enfermedades crónicas como la insuficiencia cardiaca, Alzheimer y otras enfermedades.

“Al configurar canales iónicos individuales de neuronas de estado sólido, con parámetros estimados a partir de la asimilación a gran escala de registros electrofisiológicos, transferimos con éxito la dinámica completa de las neuronas hipocampales y respiratorias en silicio” como se explica en la revista nature communications.

El estudio demostró que las neuronas en estado sólido responden de forma casi idéntica, hasta un 96.4%, a las neuronas biológicas.

El avance se produjo cuando los investigadores descubrieron que podían modelar neuronas vivas en un programa de ordenador y luego recrear sus patrones sinápticos en un chip de silicio.

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¿Cuáles fueron los resultados obtenidos?

El estudio indica que las neuronas de estado sólido (SSN, en inglés) tienen una forma similar al modelo Hodgkin-Huxley, pero derivan de un circuito analógico con transistores operados en el dominio de inversión débil (o sub-umbral), que son más relevantes para la fabricación de bioimplantes de baja potencia.  

Se construyeron tres canales que incorporan el sodio transitorio, el potasio no inactivador y los canales de fuga (NaKL) y se determinó que predicen los tiempos de pico del modelo HH con una precisión del 96.4%.

Finalmente se construyó un modelo de silicio de seis canales que modelan fielmente las neuronas respiratorias y del hipocampo  CA1, una región crucial para la memoria y el aprendizaje, con una precisión de 94-97%.

 Primeras neuronas artificiales

Nuestras neuronas sólo necesitan 140 nanovatios de potencia. Eso es una milmillonésima parte del requerimiento de energía de un microprocesador, que otros intentos de hacer neuronas sintéticas han usado.

Esto hace que las neuronas sean adecuadas para los implantes bioelectrónicos para el tratamiento de enfermedades crónicas”, ha declarado el profesor Alain Nogaret, de la Universidad de Bath

El resultado abre un camino de nuevas oportunidades

También se apunta que, gracias a este chip, estarían en posición de remplazar conexiones neuronales dañadas por enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.

También nuevos escenarios como la posibilidad de crear nuevos tipos de marcapasos que serian capaces de comunicarse con un neuronas especificas en el cerebro donde son responsables las funciones cardíacas.

Finalmente, la medicina bioelectrónica está impulsando la necesidad de microcircuitos neuromórficos que integren estímulos nerviosos sin procesar, y respondan de manera idéntica a las neuronas. Sin embargo, diseñar tales circuitos sigue siendo un desafío.