Por primera vez, un equipo de investigadores logró simular unas uniones neurológicas llamadas sinapsis, utilizando los mismos ingredientes de agua y sal que emplea el cerebro. Esto contribuye a un campo emergente que combina la biología con la electrónica, llamado iontrónica.
El equipo de la Universidad de Utrecht (Países Bajos) y la Universidad de Sogang (Corea del Sur) afirma haberse inspirado en el funcionamiento del cerebro humano, que también utiliza unas partículas cargadas, llamadas iones, disueltas en agua para transmitir señales dentro de las neuronas.
Una característica importante de la capacidad del cerebro para procesar información es la plasticidad sináptica, que permite a las neuronas ajustar la fuerza de las conexiones entre ellas en respuesta al historial de entradas.
El dispositivo, denominado memristor iontrónico, almacena en la memoria la cantidad de carga eléctrica que ha circulado por él, lo que nos acerca a la generación de sistemas artificiales capaces de imitar los superpoderes del cerebro humano.
"Esto representa un avance crucial hacia ordenadores capaces, no solo de imitar los patrones de comunicación del cerebro humano, sino también de utilizar el mismo medio", declara el físico teórico Tim Kamsma, de la Universidad de Utrecht, citado por el servicio de la universidad.
Con forma de cono y una solución de agua y sal en su interior, el memristor iontrónico mide solo 150 por 200 micrómetros, la anchura de tres o cuatro cabellos humanos uno al lado del otro. Los impulsos eléctricos hacen que los iones se muevan por el canal y las variaciones en la carga eléctrica provocan variaciones en el movimiento de los iones. El cambio en la forma en que la sinapsis conduce la electricidad puede medirse y decodificarse para comprender cuál era la señal de entrada, lo que representa una especie de memoria.
Aún es una fase muy temprana para el dispositivo y para la iontrónica en general. Sin embargo, la forma en que la longitud del canal afecta a la duración de la retención de memoria del memristor sugiere que los canales podrían adaptarse a tareas específicas, de forma muy parecida a como lo hacen en el cerebro. Los físicos también quieren ver cómo podrían combinarse estas sinapsis sintéticas de distintas maneras.
Al ser relativamente rápido y barato de producir, el nuevo diseño podría ampliarse para diversas aplicaciones futuras.
"Aunque ya existen sinapsis artificiales capaces de procesar información compleja basadas en materiales sólidos, ahora demostramos por primera vez que esta hazaña también puede lograrse utilizando agua y sal", asegura Kamsma.
La esperanza es que, al seguir tan fielmente el modelo proporcionado por el cerebro, en lugar de basarnos en procesos y componentes eléctricos tradicionales, podamos acercarnos a la capacidad y la eficacia del cerebro con nuestros propios ordenadores.
La investigación fue publicada en PNAS.
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