Robô controlado por neurônios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/06/2003

Cientistas do laboratório de Neuroengenharia, da Universidade da Geórgia (Estados Unidos) construíram um pequeno robô que se move utilizando sinais de células do cérebro de um rato, cultivadas "in vitro". Este é o primeiro robô do mundo cujos movimentos são controlados por uma rede de neurônios.

O objetivo do pesquisador Steve Potter e seu equipe é a criação de sistemas de computação que funcionem da mesma forma que o cérebro humano. Para isso, eles estão estudando os mecanismos básicos do aprendizado, memorização e processamento de informações de neurônios cultivados em laboratório.

Os cientistas criaram o que eles chamaram "animat" ou animal simulado, conectando culturas vivas de células criados em laboratório ao circuito de um microcontrolador, de forma a que as células controlem esses dispositivos. O "animat" foi batizado de Hybrot, lembrando que o robô é um híbrido de células vivas e componentes robóticos. É como se os cientistas tivessem construído um corpo para um diminuto "cérebro" construído com neurônios reais, totalmente cultivados em laboratório.

Os cientistas esperam que a pesquisa permita a criação de avançados sistemas de computação que poderão um dia assistir pessoas que tenham perdido o controle dos movimentos, a memória ou mesmo habilidades de processamento de informações. As técnicas de interfaces neurais que os pesquisadores estão desenvolvendo poderão ser utilizadas com próteses de lábios diretamente controladas pelo cérebro. Avanços no processamento de informações e controle neural poderão ter também aplicações em, por exemplo, carros que dispensam motoristas ou novas arquiteturas de computadores.

Para construir o pequeno "cérebro" do robô, os cientistas colocaram uma gota contendo algumas centenas de células vivas vindas do córtex de um rato sobre um disco de vidro especial, sobre o qual foi construída uma rede de 60 micro-eletrodos. Os neurônios são mantidos vivos em uma incubadora por mais de dois anos, utilizando-se um novo sistema de cultura selado desenvolvido pela equipe.

A atividade neurológica registrada pelos eletrodos é transmitida ao robô, que serve como corpo da rede de neurônios, movendo-se sob o comando da atividade neural. A informação coletada pelos sensores do robô são enviados de volta para os neurônios na forma de estímulos elétricos.

Os cientistas acreditam que poderão um dia construir uma rede neural artificial que aprende como o cérebro humano. "O aprendizado é freqüentemente definido como a mudança derradeira no comportamento, resultante da experiência," disse o Dr. Potter. "A fim de que uma rede aprenda, ela deve estar apta a se comportar. Utilizando multi-eletrodos como uma interface de duas vias para uma rede cultivada de células do córtex de um mamífero, nós estamos dando a estas redes um corpo artificial com o qual se comportar."

Os cientistas já conseguiram observações detalhadas dos padrões de sinalização dos neurônios, documentando alterações na morfologia e conectividade das células. Estas obsevações foram feitas com a utilização de câmeras de alta velocidade e suportes altamente sensíveis a alterações de voltagem, juntamente com dois microscópios de tunelamento. A equipe está agora procurando evidências de que a rede de neurônios está crescendo e aprendendo.