Neurônio Artificial: Cientistas Recriam Célula Cerebral com Eficiência Biológica

Num avanço que parece saído da ficção científica, pesquisadores da Universidade de Massachusetts Amherst desenvolveram pela primeira vez um neurônio artificial que praticamente empata com a natureza em termos de tamanho, consumo de energia e funcionalidade.

Esta célula cerebral sintética não apenas gera sinais elétricos como os reais, mas também responde a substâncias como a dopamina e consegue se comunicar diretamente com células cardíacas humanas.

O projeto, liderado pelo estudante de pós-graduação Shuai Fu sob orientação do professor Jun Yao, partiu de um objetivo ambicioso: replicar em laboratório a eficiência e adaptabilidade dos neurônios biológicos, aquelas células capazes de processar desde informações simples até pensamentos complexos.

O segredo dessa inovação está em um componente microscópico chamado memristor, um resistor com memória que consegue reter estados elétricos anteriores. O que torna este memristor especial são os nanofios de proteína extraídos da bactéria Geobacter sulfurreducens, comum em leitos de rios. Esses fios condutores são tão finos que fazem a circuitaria de silício parecer equipamento pesado.

Graças a esses nanofios naturais, o memristor consegue alternar entre estados com apenas 60 milivolts e 1,7 nanoamperes, valores praticamente idênticos aos dos neurônios humanos. As tentativas anteriores de neurônios artificiais consumiam dez vezes mais voltagem e cem vezes mais energia, o que as tornava inviáveis para aplicações práticas.

A equipe usou esse componente em um circuito que imita com precisão o comportamento elétrico dos neurônios biológicos. Assim como as células reais, o neurônio artificial acumula carga gradualmente, emite um pico de atividade preciso e então entra em uma breve pausa de recuperação antes de recomeçar o ciclo.

A capacidade de integração com sistemas biológicos foi comprovada em um experimento onde o neurônio artificial foi conectado a células cardíacas humanas em laboratório. Quando os pesquisadores adicionaram norepinefrina, um medicamento que acelera os batimentos cardíacos, o dispositivo detectou em tempo real a resposta das células, demonstrando que pode “escutar” e interpretar sinais biológicos.

As implicações médicas dessa tecnologia são profundas. No futuro, neurônios artificiais como este poderiam compor implantes para reparar circuitos cerebrais danificados ou formar a base de interfaces cérebro-máquina que permitiriam a pacientes paralisados controlar próteses com o pensamento. Na pesquisa médica, eles poderiam monitorar a saúde celular continuamente e testar como novos medicamentos afetam tecidos vivos, acelerando significativamente o desenvolvimento de tratamentos.

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