Nueva neurona artificial, hecha de plásticos conductores

Una neurona artificial hecha de plásticos conductores que puede realizar funciones avanzadas similares a las de las células nerviosas biológicas ha sido demostrada por sus creadores. Este nuevo tipo de neurona artificial abre un camino hacia una nueva generación de sensores integrables en el cuerpo, implantes médicos y robótica.

El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Simone Fabiano, Junpeng Ji y Padinhare Cholakkal Harikesh, de la Universidad de Linköping (campus de Norrköping) en Suecia.

Imitar el comportamiento de las neuronas biológicas ha sido durante mucho tiempo un objetivo importante en la llamada ingeniería neuromórfica. La electrónica tradicional basada en el silicio se queda corta porque no habla el mismo idioma que las células nerviosas de nuestro cuerpo, por así decirlo.

En vez de depender del rígido silicio, los creadores de la nueva neurona artificial trabajan con una clase de materiales blandos y flexibles llamados polímeros conjugados, que pueden transportar tanto iones como electrones. Esta doble capacidad les permite interactuar más estrechamente con los sistemas biológicos.

En las pruebas realizadas por el equipo, las neuronas artificiales de la nueva clase han realizado un tipo de procesamiento de información observado en nuestro sistema nervioso. Esta función hace que la neurona se active solo cuando una señal de entrada está presente y otra está ausente. Esta clase de detección es un principio fundamental en tareas como la detección táctil.

La nueva célula nerviosa artificial consta de un único transistor electroquímico orgánico, pero es capaz de reproducir muchas de las propiedades principales de las neuronas naturales. (Imagen: Thor Balkhed)

Una aplicación obvia de estas neuronas artificiales sería reemplazar a las células nerviosas ausentes para devolverles a las personas con amputaciones la percepción táctil de sus extremidades que ya no son de carne y hueso sino protésicas.

Estas neuronas artificiales también podrían dotar fácilmente a los robots de un sentido del tacto.

Paralelamente al desarrollo de funcionalidades avanzadas, el equipo también ha trabajado para simplificar la estructura básica de estas neuronas artificiales.

A principios de 2023, creó células nerviosas artificiales que reproducían 15 de las 22 propiedades clave de las neuronas biológicas. Sin embargo, estas células nerviosas plásticas dependían de muchos componentes diferentes, lo que limitaba su uso práctico.

Ahora, el equipo ha perfeccionado aún más la tecnología. Ha logrado reducir la célula nerviosa artificial a un solo transistor electroquímico orgánico, y aumentar a 17 las propiedades reproducidas de las neuronas biológicas. Esta neurona artificial no solo es más potente, sino también más compacta, comparable en tamaño a una célula nerviosa humana.

Fabiano y sus colegas han completado sus últimos avances en esta clase de neuronas artificiales a través de dos estudios, uno publicado en mayo en la revista académica Nature Communications, que se titula “Single-transistor organic electrochemical neurons”, y otro publicado en junio en la revista académica Science Advances, titulado “Single organic electrochemical neuron capable of anticoincidence detection”. (Fuente: NCYT de Amazings)