Neurónios imprimíveis em grafeno e dissulfureto de molibdénio activaram células cerebrais de ratos e aproximaram interfaces cérebro–máquina da interacção directa com o tecido

Neurónios imprimíveis em grafeno e dissulfureto de molibdénio activaram células cerebrais de ratos e aproximaram interfaces «cérebro–máquina» da interacção directa com o tecido

Engenheiros da Universidade Northwestern criaram neurónios artificiais impressos capazes de comunicar directamente com células cerebrais vivas. Estes dispositivos, flexíveis e de baixo custo, produzem sinais eléctricos comparáveis aos dos neurónios biológicos, o que lhes permite estimular tecido cerebral real.

Em testes feitos com fatias de cérebro de ratos, os neurónios artificiais conseguiram desencadear respostas em neurónios verdadeiros. O resultado aponta para um novo patamar de compatibilidade entre electrónica e sistemas neuronais vivos.

Como são construídos os neurónios artificiais impressos

A abordagem baseia-se em materiais macios e imprimíveis: nanopartículas de dissulfureto de molibdénio (um semicondutor) e grafeno (um condutor). Estes materiais são depositados sobre superfícies poliméricas flexíveis através de impressão por jacto de aerossol.

Durante o processo, a decomposição parcial do polímero origina um trajecto condutor muito estreito, concebido para imitar o impulso eléctrico de um neurónio. Assim, os neurónios artificiais conseguem gerar sinais mais elaborados, incluindo:

• picos isolados;
• impulsos contínuos;
• padrões que se assemelham à actividade neuronal real.

Testes em tecido do cerebelo de ratos

Para avaliar a interacção com sistemas vivos, a equipa aplicou os sinais artificiais a fatias do cerebelo de ratos. Os dados indicaram que os impulsos eléctricos coincidem com os biológicos tanto no timing como na forma, o que lhes permite activar neurónios vivos e pôr em marcha cadeias neuronais.

Interfaces «cérebro–máquina»: aplicações e impacto energético

Entre as utilizações potenciais desta tecnologia estão interfaces cérebro–computador, neuropróteses e sistemas de computação energeticamente eficientes inspirados no funcionamento do cérebro. Ao nível do consumo, estes neurónios artificiais podem reduzir de forma significativa a energia necessária - um aspecto particularmente relevante para sistemas de inteligência artificial que exigem enormes recursos de processamento.

O fabrico é descrito como simples e ambientalmente sustentável. Como a impressão aditiva deposita material apenas onde é necessário, há menos desperdício. Este ponto ganha importância num contexto em que a expansão da IA tem aumentado o consumo de energia e a pressão sobre os recursos hídricos.

O responsável pelo trabalho, Mark Hersam, sublinhou que o cérebro continua a ser o sistema de computação mais eficiente do ponto de vista energético e que os seus princípios podem servir de inspiração para uma nova geração de dispositivos de computação.