El futuro es hoy y la tecnología médica no se ha quedado atrás. Ahora, neuronas biónicas podrían tratar afecciones neulógicas.

En los próximos años, podrían aplicarse dispositivos tecnológicos médicos a las personas que sufran de problemas neurológicos.

Se trata de las neuronas artificiales y se proyectan como una herramienta bastante común a futuro para combatir diversas afecciones como el Alzheimer y otras enfermedades neurológicas degenerativas.

Un equipo de científicos de la University of Bath y la University of Bristol desarrollaron un chip de silicio, el primero de su tipo, que actúa como una célula cerebral.

La neurona biónica desarrollada por investigadores de las universidades de Bristol y Bath. Crédito: University of Bath

El pequeño mecanismo es capaz de registrar y responder a las señales eléctricas enviadas por el sistema nervioso, tal como lo hace una neurona en un mamífero.

El desarrollo ha sorprendido a los investigadores, no solo por su desempeño y respuesta óptimos, también requiere muy poca electricidad para funcionar.

Neuronas artificiales

Nuestro cerebro se comunica mediante señales eléctricas que son activadas y desactivadas por neuronas. El nuevo dispositivo simula bastante bien la labor de estas neuronas, pero desde la naturaleza binaria de la electrónica.

Alain Nogaret, autor principal del Departamento de Física de la University of Bath, dijo en un comunicado:

Hasta ahora, las neuronas han sido como cajas negras, pero hemos logrado abrir la caja negra y mirar dentro. Nuestro trabajo cambia el paradigma porque proporciona un método robusto para reproducir las propiedades eléctricas de las neuronas reales en minucioso detalle”.

La neurona artificial desarrollada comparada en tamaño con una moneda. Crédito: University of Bristol

Como se indicó anteriormente, las neuronas artificiales requieren muy poca energía, y al igual que las células cerebrales orgánicas utiliza las señales eléctricas y las aplica en una placa de circuito sintético.

Nogaret agregó:

Pero es más amplio que eso, porque nuestras neuronas solo necesitan 140 nanovatios de potencia. Esa es una billonésima parte del requerimiento de energía de un microprocesador. Esto hace que las neuronas sean adecuadas para implantes bioelectrónicos para tratar enfermedades crónicas”.

Óptimo funcionamiento en mamíferos

El equipo de investigadores informó en su estudio, publicado en Nature Communications, que imitaron la forma en que las neuronas de los mamíferos funcionan, mediante el estudio de diferentes tipos de neuronas en ratas bajo una serie de estímulos.

Los datos obtenidos se utilizaron para programar un circuito analógico que luego se utilizó para desarrollar la neurona artificial.

El mayor desafío del equipo fue imitar la naturaleza «no lineal» de las respuestas neuronales; es decir la respuesta de la neurona podría no ser necesariamente con la misma intensidad que la señal recibida.

Para solucionar la problemática, el equipo aplicó su experiencia en física, neurociencia y medicina, logrando sobrepasar el problema presentado.

Finalmente obtuvieron un pequeño circuito que puede recrear el comportamiento de una neurona orgánica con una precisión del 94 al 97 por ciento.

El profesor Alain Nogaret trabaja en un circuito para ser aplicado a la neurona artificial desarrollada. Crédito: University of Bath

A futuro, indican los investigadores, este desarrollo podría usarse como implantes bioelectrónicos para reemplazar los circuitos neuronales dañados debido a afecciones neurológicas.

Según los investigadores, el conocimiento obtenido de este estudio podría utilizarse potencialmente como implantes bioelectrónicos para reemplazar los circuitos neuronales dañados asociados con una variedad de afecciones neurológicas.

El profesor Nogaret agregó:

Estamos desarrollando marcapasos inteligentes que no solo estimularán al corazón a bombear a un ritmo constante, sino que usarán estas neuronas para responder en tiempo real a las demandas que se le imponen al corazón, que es lo que ocurre naturalmente en un corazón sano. Otras posibles aplicaciones podrían ser el tratamiento de afecciones como el Alzheimer y las enfermedades degenerativas neuronales en general”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Nature Communications.

Fuente: University of Bristol