Neurociencias / Electrónica

Integran una neurona orgánica artificial en una planta viva

La neurona crea una sinapsis orgánica artificial y genera comportamientos en la planta

Una neurona orgánica artificial se ha integrado en una planta Venus atrapamoscas carnívora, logrando variar su comportamiento.

Una neurona orgánica artificial se ha integrado en una planta Venus atrapamoscas carnívora, logrando variar su comportamiento. / Crédito: geralt en Pixabay.

Pablo Javier Piacente

Una neurona artificial confeccionada con transistores electroquímicos orgánicos es capaz de integrarse a una planta carnívora y crear sinapsis artificiales: a través de este circuito neuronal, puede “engañar” al vegetal y hacer que sus hojas se cierren, sin que ninguna presa esté lista para ser devorada. 

Por primera vez, investigadores de la Universidad de Linköping, en Suecia, han demostrado que una neurona orgánica artificial puede integrarse con una planta viva y conformar una sinapsis orgánica artificial. Tanto la neurona como la sinapsis están hechas de transistores electroquímicos orgánicos impresos. Al conectarse a una Venus atrapamoscas carnívora, los pulsos eléctricos de la célula nerviosa artificial pueden hacer que las hojas de la planta se cierren, aunque ninguna mosca haya entrado en su trampa.

De acuerdo al nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Nature Communications, las futuras interfaces cerebro-máquina, las prótesis y la robótica blanda inteligente requerirán la integración de dispositivos neuromórficos artificiales con sistemas biológicos. Sin embargo, en la actualidad las implementaciones neuromórficas tradicionales basadas en silicio tienen un potencial de biointegración limitado.

Sistemas artificiales integrados en sistemas biológicos

Al hablar de dispositivos neuromórficos se hace referencia a que los accesorios tecnológicos artificiales deben “acoplarse” a las necesidades del cerebro humano y “copiar” la estructura neuronal natural. De otra forma, no resultan compatibles para poder trabajar en conjunto con las estructuras cerebrales naturales. A partir de estas limitaciones, los científicos suecos se propusieron desarrollar un sistema eficiente y orgánico que pudiera incrementar la biocompatibilidad de neuronas y redes neuronales artificiales al integrarse en organismos biológicos. 

En el marco de su investigación, pudieron crear neuronas electroquímicas orgánicas basadas en transistores orgánicos impresos. Dichas neuronas lograron una sencilla biointegración con una planta carnívora, conocida con el nombre científico de Dionaea muscipula. Las neuronas artificiales también se pueden combinar y generar sinapsis electroquímicas orgánicas, utilizando únicamente dispositivos impresos.

¿Qué funciones pueden desarrollar? Según una nota de prensa, los investigadores pudieron inducir el cierre del lóbulo de la planta, a partir de determinados estímulos canalizados por las neuronas y las sinapsis orgánicas artificiales. En otras palabras, fueron capaces de modificar un comportamiento natural de la planta mediante la red neuronal artificial, ya que naturalmente el vegetal acciona el lóbulo solamente para tragar una presa. 

Mejor integración y fabricación más sencilla

De acuerdo al grupo de científicos, el avance conseguido permite mostrar claramente cómo es posible dirigir el sistema biológico de una planta a través del sistema orgánico artificial, haciendo que se comuniquen en el mismo idioma. Este adelanto podría ser el punto de partida para el desarrollo de nuevos sistemas neuromórficos con una mejor integración con los organismos biológicos, incluyendo al cerebro y el cuerpo humano. 

Un punto a destacar es que los transistores orgánicos que sustentan el funcionamiento de las neuronas artificiales se pueden fabricar fácilmente y con un mecanismo relativamente económico, en comparación con otros sistemas mucho más complejos. Los investigadores demostraron que pueden fabricarse en prensas de impresión sobre láminas de plástico delgadas, que posibilitan imprimir miles de transistores en un solo sustrato de plástico.

Referencia

Organic electrochemical neurons and synapses with ion mediated spiking. Padinhare Cholakkal Harikesh et al. Nature Communications (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-022-28483-6