Neurônios são usados para construir circuito de neurocomputador

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/10/2008

Porta lógica AND feita com neurônios - o primeiro componente de um neurocomputador.
[Imagem: Elisha Moses Lab]

"No cérebro, os neurônios fazem cálculos maravilhosamente num instante, mas se você os coloca sobre uma placa de vidro eles se tornam preguiçosos e 'estúpidos' - ou seja, seu repertório de respostas é muito limitado."

É assim que começa a apresentação do trabalho da equipe de Elisha Moses, do Instituto de Ciências Weizman, em Israel. "Nossa principal questão é como as conexões entre os neurônios podem ser manipuladas para melhorar sua capacidade computacional," afirma o grupo.

Neurocomputador

Os cientistas não estão exagerando: individualmente, um neurônio precisa "descansar" um longo tempo depois de disparar um sinal, até que possa se tornar capaz de disparar o próximo. Isso torna quase impraticável sua utilização em conjunto com sistemas eletrônicos, que são muito mais rápidos.

Agora, Ofer Feinerman e Assaf Rotem, do grupo de Moses, deram um passo importante: eles usaram neurônios para construir portas lógicas - os blocos básicos de um circuito eletrônico - que funcionam de maneira constante e confiável. É o primeiro elemento de um futuro neurocomputador.

Na prática, os pesquisadores substituíram os semicondutores e fios de um circuito eletrônico tradicional por neurônios, que disparam seus sinais elétricos para transferir as informações entre as diversas partes do circuito.

Fios biológicos de neurônios

Para isso, eles construíram minúsculos canais sobre uma placa de vidro. A placa de vidro, à exceção dos canais escavados, é recoberta por um material que repele as células. Isto força os neurônios a cresceram praticamente enfileirados, formando conexões entre as partes do circuito como se fossem "fios biológicos."

Porta lógica biológica

O circuito de demonstração é uma porta lógica AND, que produz uma saída apenas quando recebe duas entradas iguais. A porta lógica biológica tem o formato de uma ferradura, formada por neurônios, contendo um bloqueador iônico para impedir que os sinais elétricos passem de uma perna à outra da ferradura.

Entre os braços da ferradura fica uma outra ilha de neurônios. Unindo a ferradura à ilha, duas finas pontes de axônios permitem que os sinais elétricos sejam trocados entre as áreas.

Quando estimulados por uma pequena dose de um composto químicos, os neurônios começam a enviar sinais através do biocircuito. Alterando a largura das pontes, os pesquisadores controlaram a intensidade dos sinais que passam da ilha para os braços da ferradura, construindo sua porta AND - os neurônios na ilha somente produzem uma saída depois de receber sinais das duas pernas da ferradura.

Próteses robotizadas

Segundo os pesquisadores, seus neurônios de laboratório atingiram até 95% de aproveitamento, contra os 40% normalmente observados, o que abre novos horizontes para o desenvolvimento de neurocomputadores mais eficientes.

Agora eles vão trabalhar no desenvolvimento de novas portas lógicas, que permitam a fabricação de circuitos biológicos mais complexos. No futuro, componentes desse tipo poderão permitir o interfaceamento entre circuitos eletrônicos e o corpo humano, para o controle de próteses robotizadas, e entre neurocomputadores biológicos e computadores eletrônicos.

Mais tópicos