Las funciones cerebrales son posibles gracias a los circuitos de neuronas que se disparan, conectadas entre sí por enlaces microscópicos, pero altamente complejos llamados sinapsis.
Ahora, un estudio publicado en la revista Scientific Reports, los científicos crearon una red neuronal híbrida donde las neuronas biológicas y artificiales en diferentes partes del mundo podían comunicarse entre sí a través de Internet a través de un centro de sinapsis artificiales hechas usando nanotecnología de vanguardia.
Esta es la primera vez que los tres componentes se unen en una red unificada.
Durante el estudio, los investigadores de la Universidad de Padua en Italia cultivaron neuronas de rata en su laboratorio, mientras que los socios de la Universidad de Zurich y ETH Zurich crearon neuronas artificiales en microchips de silicio.
El laboratorio virtual se reunió a través de una configuración elaborada que controla las sinapsis nanoelectrónicas desarrolladas en la Universidad de Southampton. Estos dispositivos sinápticos se conocen como memristors.
Los investigadores con sede en Southampton capturaron eventos clave que se enviaban a través de Internet desde las neuronas biológicas en Italia y luego los distribuyeron a las sinapsis memristivas.
Luego se enviaron respuestas a las neuronas artificiales en Zurich también en forma de actividad de picos. El proceso también funciona simultáneamente en reversa; de Zúrich a Padua. Por lo tanto, las neuronas artificiales y biológicas pudieron comunicarse bidireccionalmente y en tiempo real.
Themis Prodromakis, profesor de nanotecnología y director del Centro de Fronteras Electrónicas de la Universidad de Southampton, dijo: “Uno de los mayores desafíos en la realización de investigaciones de este tipo y en este nivel ha sido la integración de tecnologías de vanguardia tan distintas y experiencia especializada que no son normalmente se encuentra bajo un mismo techo. Al crear un laboratorio virtual hemos podido lograrlo”.
Los investigadores ahora anticipan que su enfoque despertará el interés de una variedad de disciplinas científicas y acelerará el ritmo de la innovación y el avance científico en el campo de la investigación de interfaces neuronales.
En particular, la capacidad de conectar sin problemas tecnologías dispares en todo el mundo es un paso hacia la democratización de estas tecnologías, eliminando una barrera significativa para la colaboración.
El profesor Prodromakis agregó: “Estamos muy entusiasmados con este nuevo desarrollo. Por un lado, sienta las bases para un escenario novedoso que nunca se encontró durante la evolución natural, donde las neuronas biológicas y artificiales están unidas y se comunican a través de redes globales; sentando las bases para Internet of Neuro-electronics.
Por otro lado, brinda nuevas perspectivas a las tecnologías neuroprotésicas, allanando el camino hacia la investigación para reemplazar las partes disfuncionales del cerebro con chips de IA”.
La investigación fue financiada por el programa de Tecnologías Futuras y Emergentes de la UE, así como por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas en el Reino Unido.
El profesor Prodromakis también tiene una cátedra de la Academia Real de Ingeniería en Tecnologías Emergentes con un enfoque en el desarrollo de soluciones de hardware AI con eficiencia energética.
Mayor información: Alexantrou Serb, Andrea Corna, Richard George, Ali Khiat, et al. «Memristive synapses connect brain and silicon spiking neurons». Scientific Reports, Published: 06 March 2020.