Neurochip faz comunicação entre neurônios e circuitos eletrônicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/03/2006

Chip de neurônios

Conectar neurônios a chips é o alvo perseguido por vários grupos de pesquisadores ao redor do mundo. E não é para menos: afinal, as aplicações para essa tecnologia são virtualmente inumeráveis, indo desde a criação de próteses para combater distúrbios neurológicos, até a criação de "computadores orgânicos", que possuam neurônios vivos como CPU.

Por enquanto, estas são apenas possibilidades, que exigirão talvez décadas de pesquisas. Mas os cientistas vêm fazendo progressos. Em 2003, uma equipe de cientistas norte-americanos apresentou um robô controlado por células cerebrais de um rato. Agora foi a vez de um grupo de pesquisadores europeus apresentar o resultado final de uma pesquisa na mesma área que durou três anos.

Os cientistas conseguiram desenvolver uma interface entre o tecido biológico vivo dos neurônios individuais de um rato e os componentes inorgânicos de um chip de silício.

Para isso, eles tiveram que atuar em duas frentes. A primeira envolveu a tecnologia da microeletrônica, já que os componentes semicondutores que formam os chips - ou microprocessadores - não foram projetados para funcionar em conjunto com células vivas, bastante exigentes do ponto de vista das condições necessárias para que se manterem vivas.

A segunda frente consistiu no caminho inverso: os pesquisadores tiveram que descobrir materiais adequados para permitir que as células sobrevivessem sobre o chip, ao mesmo tempo em que fizessem contato elétrico com seus eletrodos.

Neurochip

Depois de muitos refinamentos e ajustes, eles chegaram a um chip contendo exatos 16.384 transistores FET e outro tanto de capacitores, com o conjunto todo medindo apenas 1 milímetro quadrado. O neurochip, fabricado pela empresa alemã Infineon, possui uma arquitetura toda própria, necessária para que tanto semicondutores quanto células vivas possam funcionar em conjunto e se comunicar.

Proteínas do próprio cérebro da cobaia foram essenciais nesse processo. Além de fixar os neurônios sobre o chip, elas garantem a troca iônica entre as células biológicas e o material semicondutor. O principal elemento nessa troca é o sódio - daí o nome do projeto, NaChip, onde Na é o símbolo do elemento químico sódio.

Os transistores do chip conseguem gravar os sinais elétricos que saem dos neurônios por meio dessa ponte iônica de sódio. No sentido inverso, os capacitores do chip estimulam os neurônios. Esse mecanismo estabelece uma comunicação de duas vias entre o chip e os neurônios - este é o grande avanço da pesquisa.

Utilizando seu neurochip, os cientistas conseguem demonstrar técnicas- padrão da neurociência, acionando os neurônios e registrando sua atividade por meio dos transistores.

Novas pesquisas

Chips genéticos

Apesar de ter atingido plenamente seus objetivos, o projeto Nachip é apenas um passo rumo à implementação de um neurochip verdadeiramente útil. Por exemplo, os pesquisadores agora terão que refinar os circuitos eletrônicos do chip, já que a corrente dos capacitores, por menor que seja, tende a danificar os neurônios.

Outra proposta é descobrir formas de estabelecer a comunicação com os neurônios por meio de genes. Os genes são as memórias dos seres vivos. Se os cientistas conseguirem ler e até escrever os registros em uma molécula de DNA, por exemplo, eles então estarão lançando as bases para uma forma de armazenamento biológico de dados. Mas esta é uma história para o futuro.

Participaram da pesquisa os cientistas Peter Fromherz, do Instituto Max Planck, na Alemanha, Stefano Vassanelli, da Universidade de Pádua, na Itália, e Nikolaus G. Greeff, da Universidade de Zurique, na Suíça.

Mais tópicos