Nossos neurônios falam em melodias; compreender seus ritmos provou ser a chave para a criação de um novo dispositivo que pudesse participar de suas conversas.
Assim como os óculos podem ajudar nossos olhos em dificuldades, a esperança é que a matéria cerebral artificial possa um dia ajudar as partes do nosso cérebro que não estão funcionando tão bem quanto poderiam estar.
Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um neuroprosthetic que usa a luz como meio de comunicação, ao contrário de dispositivos anteriores usados para se comunicar com neurônios que falam em saídas elétricas. Essa técnica é chamada optogenética e fornece maior controle de direcionamento do que o observado até agora em equivalentes baseados em eletricidade.
“Os avanços na tecnologia optogenética nos permitiram direcionar neurônios com precisão em uma área muito pequena de nossa rede neuronal biológica”, disse o engenheiro biomédico Timothée Levi, da Universidade de Tóquio.
A optogenética envolve a modificação dos neurônios biológicos também. A rede neural biológica cultivada em laboratório, de três a quatro semanas de idade, foi geneticamente modificada para produzir proteínas sensíveis à luz derivadas de algas que acionam os neurônios para responder quando expostos à luz azul.
Os cientistas podem escolher com precisão qual tipo de neurônio ou localização de uma rede neural modificar com essas proteínas opsina.
Os pesquisadores usaram a rede neural artificial para produzir ritmos binários de luz azul visando uma área de 0,8 por 0,8 milímetros dentro da rede biológica maior. Os neurônios biológicos responderam através de mudanças em seu próprio ritmo localmente, bem como em toda a rede. Sua resposta foi capturada usando imagens de cálcio e sensores de eletrodo.
“A chave do nosso sucesso foi entender que os ritmos dos neurônios artificiais tinham que coincidir com os dos neurônios reais”, explicou Levi.
“Quando conseguimos fazer isso, a rede biológica foi capaz de responder às ‘melodias’ enviadas pela artificial”.
Como o conjunto de eletrodos que a equipe usou para detectar a resposta neural era quatro vezes maior que a área estimulada, os pesquisadores apontam que é provável que eles não tenham capturado sua resposta completa.
Ainda assim, os experimentos fornecem informações importantes para a criação de comunicação neuroprosthetic eficiente, escreveu a equipe em seu artigo, explicando que sua capacidade de atingir um grupo muito pequeno de neurônios promete maior transmissão de informações para futuros dispositivos, possivelmente até no nível de um único neurônio.
Embora algumas pessoas tenham sonhos ambiciosos de seres humanos bi-híbridos (transhumanismo), ainda estamos longe disso.
Descendentes desses neurônios artificiais têm o potencial mais prático de explorar problemas neurológicos e, talvez, um dia, ajudar aqueles que sofreram lesões cerebrais traumáticas. Mas eles ainda têm muitas melodias para compartilhar antes que possamos chegar a esse estágio.
Esta pesquisa foi publicada em Scientific Reports.
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