La primera neurona artificial de la historia abre la puerta a futuros tratamientos de enfermedades crónicas

Imagen de una de las neuronas artificiales diseñadas por el equipo de Nogaret. (Crédito imagen: Universidad de Bath).

El futuro que nos muestran las películas de ciencia ficción parece estar ya a solo un tiro de piedra. En Blade Runner, por ejemplo, vemos una gran ciudad afectada por el cambio climático (en la que siempre llueve), en la que abundan los cyborgs. Un lugar caótico en el que, a simple vista, resulta imposible diferenciar a los humanoides fabricados por la Corporación Tyrell (los famosos “replicantes”) de los auténticos humanos.

¿Veis por donde voy? El cambio climático ya lo tenemos encima. Lo de la lluvia eterna acabamos de experimentarlo en mi región (donde hemos tenido el mes de noviembre más lluvioso del último medio siglo). Y en cuanto a lo poder contar con “parches” mecánicos que incorporar a nuestro propio cuerpo… mejor continuáis leyendo, porque hoy os voy a hablar de las primeras neuronas artificiales desarrolladas por los científicos.

En efecto, un equipo de investigadores de la Universidad de Bath (Reino Unido), al que se sumaron científicos de las universidades de Bristol (Reino Unido), Zurich (Suiza) y Auckland (Nueva Zelanda) acaba de anunciar un logro sorprendente: han reproducido las propiedades eléctricas de una neurona biológica en un chip semiconductor implantable.

Obviamente estamos dando los primeros pasos, no esperéis soluciones inmediatas, pero si finalmente se acaban por perfeccionar (y miniaturizar) las neuronas artificiales, muchas de enfermedades neurológicas que hoy no tienen cura podrían beneficiarse de avances inimaginables. Esta tecnología abriría la puerta a la fabricación de nuevos dispositivos médicos que podrían curar males tan conocidos como la insuficiencia cardiaca, el Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas.

Por lo que puedo leer, las neuronas artificiales creadas por este equipo de investigadores, liderado por el profesor Alain Nogaret (departamento de física de la Universidad de Bath), no solo se comporta como las neuronas biológicas sino que además solo necesitan una milmillonésima de la potencia de un microprocesador. Salvado este enorme inconveniente energético, estas neuronas artificiales parecen ideales para su uso en implantes médicos (de ahí mi comentario anterior sobre cyborgs) y en la construcción de dispositivos bioelectrónicos.

Alain Nogaret, en primer plano, mostrando una neurona artificial sobre la punta de su dedo. (Crédito imagen: Universidad de Bath).

Durante décadas, la comunidad científica ha soñado con crear dispositivos que reciban y transmitan señales eléctricas al sistema nervioso. Por usar terminología informática, perseguían un “interfaz” nervio-máquina. El reto era complicadísimo debido a la complejidad de los canales biológicos, que no emiten señales de forma lineal. En otras palabras, si una señal se hace dos veces más fuerte, esto no implica una reacción el doble de grande, sino que puede significar tres veces más grande, u otra cosa diferente.

Ahora, el nuevo enfoque del equipo de Nogaret abre la puerta a que - en un futuro tal vez no desmasiado lejano- las neuronas que han muerto o que han dejado de funcionar correctamente (imaginad las afectadas por un ictus en el cerebro, o las médulas seccionadas que conducen a paraplejia) puedan “reconectarse” y formar nuevos circuitos.

Si llega a buen puerto este proyecto, las neuronas artificiales podrían emplearse para reparar esos circuitos biológicos enfermos, al replicar las funciones que ejecutaban cuando estaban saludables, permitiendo que vuelvan a responder adecuadamente a la retroalimentación biológica. Dicho de otro modo, repoblar las áreas muertas y tender puentes entre los nervios que quedaron separados traumáticamente, para así restaurar la función corporal.

Por poner un ejemplo, en una persona que haya sufrido una insuficiencia cardiaca, las neuronas de la base del cerebro no responden correctamente a la retroalimentación del sistema nervioso, y al mismo tiempo no envían las señales correctas al corazón, que por tanto no bombea tan fuerte como debería. Este sería un caso ideal en el que “tender puentes artificales” entre las neuronas dañadas y el resto del sistema nervioso.

En cuanto al hallazgo, los investigadores han logrado crear un modelo que explica con éxito el modo en que las neuronas responden a los estímulos eléctricos provenientes de otros nervios, para lo cual han necesitado derivar complejas ecuaciones. Una vez tuvieron claro el modelo, diseñaron chips de silicio que modelaban con precisión los canales de iones biológicos y que por tanto imitaban a las neuronas reales vivas con toda exactitud, respondiendo a una amplia variedad de estímulos tal y como estas hacen.

La Unión Europea ha dedicado una enorme cantidad de fondos a la investigación del cerebro. De hecho se dice que durante el siglo XXI el ser humano desentrañará buena parte de los misterios del órgano complejo que nos hace humanos. Este trabajo, financiado por esos mismos fondos, es la prueba viviente de que en el futuro nuestra medicina podrá tener respuestas incluso para aquellos que han perdido toda esperanza.

El trabajo del equipo dirigido por Alain Nogaret se publicó en Nature communications

Me enteré leyendo una nota de prensa de la Universidad de Bath.

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