Investigadores de la Universidad de Arizona, en Estados Unidos, han conseguido crear un robot cuyos movimientos son dirigidos por el cerebro de una simple polilla, según publica la propia universidad en un comunicado.
El invento fue presentado a principios de noviembre en el encuentro anual en San Diego de la Society for Neuroscience norteamericana, una cita en la que, cada año, se muestran los últimos avances científicos en el estudio de la arquitectura cerebral, así como las aplicaciones de estos conocimientos en el diseño de novedosas máquinas. Alrededor de 31.000 asistentes de todo el mundo acuden anualmente a esta cita para presentar y poner en común sus ideas y hallazgos.
El robot conducido por una polilla ha sido creado por Charles M. Higgins, un profesor asociado de ingeniería computacional, y el alumno de doctorado Timothy Melano, ambos de la Universidad de Arizona. Su invento fue presentado en dicho encuentro, en el que además esbozaron la mecánica subyacente a los movimientos del robot.
Señales neuronales decodificadas
El dispositivo se mueve guiado por un fino electrodo que se implantó en el cerebro de la polilla, específicamente en una neurona única que es la responsable de mantener estable la visión de la polilla durante el vuelo.
La neurona transmite señales eléctricas que se amplifican al alcanzar la base del robot y, a través de una fórmula matemática, allí son decodificadas, transformándolas en acción motora y provocando que el robot se mueva.
La polilla permanece inmovilizada dentro de un tubo de plástico situado encima del robot con ruedas, que mide unos 15 centímetros. Para conseguir que el cerebro de la polilla imite la actividad que tiene durante el vuelo, Higgins y su equipo colocaron al insecto dentro de su aparato y sobre una plataforma circular rodeada por una pared giratoria de 35 centímetros de altura y pintada con rayas verticales. La neurona de la polilla reacciona al movimiento de dichas rayas y el proceso de su cerebro se activa, generando las señales necesarias para que el robot se mueva.
Cerebro compacto
Aunque, explican los investigadores, el cerebro de una polilla es del tamaño de un grano de arroz, su estructura compacta y su simplicidad ayudan notablemente en la investigación del cerebro.
Bajo esta investigación subyace la necesidad de avanzar en neurociencia. Según Higgins, la combinación del estudio de las máquinas y de los mecanismos del cuerpo humano podrían conllevar grandes avances que tendrían beneficios directos para la salud.
El cerebro es un tema pendiente de la ciencia. Higgins afirmó en su presentación que los científicos han alcanzado un punto frustrante en la comprensión de este misterioso órgano. Se sabe como funciona, pero aún queda por saber como detener los daños que sufre o cómo repararlos cuando estos se presentan.
Los investigadores siguen trabajando sin parar en este campo. De momento Higgins y su equipo han conseguido que el robot dirigido por el insecto gire de izquierda a derecha –el movimiento de mayor duración alcanzó los 88 segundos-, pero aún no han logrado que camine hacia delante ni hacia atrás.
Aprendiendo de la Naturaleza
Charles Higgins trabaja en The Higgins Lab, en la Universidad de Arizona, en las áreas de neurociencia computacional, centrado especialmente en el procesamiento del movimiento visual de los insectos conocidos como diptera (moscas, mosquitos, polillas…).
Higgins y su equipo intentan aplicar los conocimientos que adquieran del cerebro de los insectos a robots, con el objetivo de conseguir que éstos lleguen a ser autónomos en un futuro. Según la web del laboratorio, los ingenieros tienen mucho que ganar del estudio de la biología en general, y de los sistemas neuronales biológicos en particular, puesto que éstos proporcionan numerosos ejemplos de sistemas computacionales mucho más complejos que cualquier sistema creado por el hombre.
Los científicos tratan de emular las estrategias de diseño comunes de los cerebros biológicos pero, para lograrlo, afirman que en primer lugar deben consolidarse las tecnologías capaces de captar de manera directa estructuras y elementos no lineales, tal y como hace la neurobiología, para que las tareas de movimiento espacial resulten del todo eficientes.
Melano y Higgins realizan con este fin experimentos electrofisiológicos, como el de la polilla, tratando de comprender a fondo el funcionamiento de las neuronas en el procesamiento del movimiento visual, y la aplicación de éstas como biosensores para dispositivos artificiales.