En una historia extraída de las escenas iniciales de una película de terror de ciencia ficción, los científicos han salvado una brecha crítica entre lo biológico y lo electrónico. El estudio, publicado en Electrónica de la naturaleza (resumido en Naturaleza), detalla una “biocomputadora híbrida” que combina tejido cerebral humano cultivado en laboratorio con circuitos convencionales e IA. Apodado Brainoware, el sistema aprendió a identificar voces con un 78 por ciento de precisión. Algún día podría dar lugar a microchips de silicio fusionados con neuronas.
Brainoware combina organoides cerebrales (grupos de células humanas derivadas de células madre transformadas en “minicerebros” llenos de neuronas) con circuitos electrónicos convencionales. Para hacerlo, los investigadores colocaron «un único organoide en una placa que contiene miles de electrodos para conectar el cerebro a los circuitos eléctricos». Los circuitos, que se dirigen al organoide cerebral, «traducen la información que quieren introducir en un patrón de pulsos eléctricos».
Luego, el tejido cerebral aprende y se comunica con la tecnología. Un sensor en la matriz electrónica detecta la respuesta del minicerebro, que un algoritmo entrenado de aprendizaje automático decodifica. En otras palabras, con la ayuda de la IA, las neuronas y la electrónica se fusionan en una única (extremadamente básica, por ahora) biomáquina de resolución de problemas.
Los investigadores enseñaron al sistema cerebro-computadora a reconocer voces humanas. Entrenaron a Brainoware en 240 grabaciones de ocho personas hablando, «traduciendo el audio a eléctrico para entregarlo al organoide». La parte orgánica reaccionó de manera diferente a cada voz mientras generaba un patrón de actividad neuronal que la IA aprendió a comprender. Brainoware aprendió a identificar las voces con un 78 por ciento de precisión.
El equipo considera que el trabajo es más una prueba de concepto que algo con un uso práctico a corto plazo. Aunque estudios anteriores demostraron que los cultivos de células neuronales bidimensionales podrían hacer cosas similares, esta es la primera prueba realizada utilizando un conjunto tridimensional entrenado de células cerebrales humanas. Podría apuntar a un futuro de la informática biológica, donde la “velocidad y eficiencia de los cerebros humanos” generen una IA superpoderosa. (¿Qué puede salir mal?)
Arti Ahluwalia, ingeniero biomédico de la Universidad italiana de Pisa, considera que la tecnología arroja más luz sobre el cerebro humano. Dado que los organoides cerebrales pueden duplicar el centro de control del sistema nervioso de maneras que los cultivos celulares simples no pueden, el investigador considera que Brainoware (y los avances adicionales que podría generar) ayuda a modelar y estudiar trastornos neurológicos como el Alzheimer. “Ahí es donde está la promesa; usarlos para, con suerte, algún día reemplazar los modelos animales del cerebro”, dijo Ahluwalia. Naturaleza.
Los desafíos para la extraña tecnología de proto-cyborg incluyen mantener vivos los organoides, especialmente cuando se trasladan a áreas más complejas donde los científicos finalmente quieren desplegarlos. Las células cerebrales deben crecer en una incubadora, lo que podría resultar más complicado con organoides más grandes. Los próximos pasos incluyen trabajar para aprender cómo los organoides cerebrales se adaptan a tareas más complejas y diseñarlos para lograr una mayor estabilidad y confiabilidad.