Cientistas criam neurônios artificiais que se comunicam diretamente com células cerebrais vivas

Engenheiros da Universidade Northwestern criaram neurônios artificiais impressos capazes de se comunicar diretamente com células cerebrais vivas. O experimento, detalhado pelo portal ScienceDaily, representa avanço concreto para interfaces cérebro-máquina e para sistemas de inteligência artificial mais eficientes.

Os dispositivos são flexíveis e de baixo custo. Eles geram sinais elétricos muito semelhantes aos neurônios biológicos e ativaram células reais em testes com tecido cerebral de camundongos.

O estudo liderado por Mark C. Hersam e Vinod K. Sangwan mostra que os neurônios artificiais produzem ampla gama de padrões de disparo. Isso inclui picos únicos e rajadas contínuas que replicam com precisão o comportamento das células nervosas.

Essa complexidade reduz a necessidade de grandes redes de dispositivos e torna o processamento mais eficiente em energia. Hersam, professor de medicina, engenharia e química na Northwestern, lembra que o cérebro humano é cinco ordens de magnitude mais eficiente que um computador digital.

O crescimento explosivo de dados e do consumo energético por sistemas de IA exige hardware inspirado na biologia. Centros de dados já demandam volumes colossais de eletricidade e levam empresas de tecnologia a planejar usinas nucleares dedicadas.

Os pesquisadores usaram materiais semicondutores e condutores em escala nanométrica, como dissulfeto de molibdênio e grafeno. Esses materiais foram aplicados sobre superfícies poliméricas por impressão a jato de aerossol, em processo simples, barato e com baixo impacto ambiental.

Os cientistas controlaram o polímero das tintas eletrônicas e permitiram sua decomposição parcial sob corrente elétrica. Essa técnica criou filamentos condutores que geram respostas elétricas compatíveis com a atividade neural natural.

A equipe trabalhou com a neurocientista Indira M. Raman, do Departamento de Neurobiologia. Os sinais artificiais aplicados em fatias de cerebelo de camundongos provocaram respostas precisas nas células cerebrais e confirmaram a ativação controlada de circuitos biológicos.

O avanço abre caminho para neuropróteses que restauram funções como audição, visão ou movimento. Ele também sustenta o desenvolvimento de computação neuromórfica, que processa informações com fração do consumo energético atual.

Hersam enfatiza a insustentabilidade do modelo atual de centros de dados. A nova tecnologia oferece rota mais eficiente para manter o progresso da inteligência artificial sem colapso energético.

O artigo intitulado «Multi-order complexity spiking neurons enabled by printed MoS₂ memristive nanosheet networks» foi publicado na revista Nature Nanotechnology. O trabalho contou com apoio da National Science Foundation e reuniu especialistas de diversas áreas.

A integração entre sistemas eletrônicos e biológicos ganha terreno concreto com esse protótipo. Os pesquisadores agora concentram esforços em escalar a tecnologia para aplicações clínicas seguras e para uma nova geração de hardware inspirado no cérebro.