Tendencias21

En el laberinto de la mente artificial

Fabricación de sinapsis y neuronas, cultivo de células nerviosas en placas de Petri, modelizaciones informáticas del funcionamiento cerebral… Diversas investigaciones tratan de desvelar el complejo puzle del cerebro para reproducirlo artificialmente, pero también para intentar comprender por qué se enferma y deja de funcionar. Sin embargo, cabe imaginar que la complejidad del cerebro entero pueda resultar inabarcable.

En el laberinto de la mente artificial

En el año 2009, los promotores del proyecto Blue Brain (impulsado por IBM  y el Brain Mind Institute de la Escuela Politécnica Federal de Lausanne, y cuyo objetivo es reproducir informáticamente un cerebro humano a todos sus niveles, incluido el molecular) anunciaban que, en una década, estaría listo el cerebro artificial. Falta solo un año para que se alcance la fecha del vaticinio, pero la complejidad del cerebro sigue sin desvelarse.

Entretanto, más allá del terreno de la informática, se van dando otros intentos. El último del que hemos tenido noticia está protagonizado por una ingeniera en biomedicina de la Universidad de Connecticut, llamada Min Tang-Schomer.

Tang-Schomer ha conseguido crear artificialmente un circuito cerebral simple compuesto por un conjunto de neuronas cultivadas en una placa de Petri. Usando unos electrodos, la investigadora hizo llegar señales eléctricas a estas neuronas, y las células nerviosas respondieron. Comenzaron entonces a latir en sincronía, de un modo similar a como lo hacen en el cerebro, explica la Universidad de Connecticut en un comunicado.

Los electrodos nos pueden parecer artificiales, pero lo cierto es que las señales eléctricas forman parte del funcionamiento normal de nuestro cerebro. Por ejemplo, cuando un fotón (partícula que compone la luz) golpea el ojo de un individuo, se genera una señal eléctrica que viaja a través del nervio óptico, y que es traducida por el cerebro como un color determinado (ese es el color que vemos).

Aún no se sabe si las neuronas de Tang-Schomer pueden generar “pensamiento”, pero la investigadora espera que estos sencillos circuitos conduzcan a circuitos más complejos, y con ellos a una mejor comprensión sobre cómo las neuronas se organizan en su medio natural.

Creación de sinapsis artificiales

Otra interesante vía de emulación del cerebro es la de la fabricación de sinapsis artificiales. Una sinapsis (natural) es aquella conexión o intercambio entre células cerebrales que posibilita la transmisión del impulso nervioso.

El proceso de aprendizaje de nuestro cerebro está ligado a estas conexiones: cuanto más estimulada está la sinapsis, más se refuerza la relación entre las neuronas y, en consecuencia, el aprendizaje mejora. 

El pasado mes de enero, un grupo de investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, EEUU) anunció la creación de un interruptor superconductor que funciona como una sinapsis biológica.

Este interruptor (bautizado, claro está, como Sinapsis) es capaz de procesar mil millones de veces por segundo, en comparación con una célula cerebral, que se limita a 50 veces por segundo. Además, usa sólo una diezmilésima parte de la energía que consume una sinapsis humana, aprende igual que una neurona real, y puede almacenar recuerdos.

En 2017, además, investigadores del CNRS de Francia lograron crear una sinapsis artificial capaz de aprender, y desarrollaron un modelo físico que explicaba esta capacidad de aprendizaje, lo que abrió la posibilidad de crear una red de sinapsis artificiales y sistemas inteligentes. En aquel caso, la sinapsis artificial consistió en un componente electrónico nanométrico capaz de ajustar su resistencia bajo impulsos eléctricos similares a los de las neuronas. 

También neuronas de laboratorio
 
Por si todo esto fuera poco, el año pasado asistimos a la creación de neuronas artificiales. Por un lado, un equipo internacional creaba la primera nano-neurona capaz de reconocer números pronunciados por diferentes oradores, con una tasa de éxito del 99,6%.  

Por otro lado, investigadores franceses desarrollaron también una neurona artificial que reproducía la actividad de una neurona humana, aunque con un consumo energético 1.000 veces menor.  

Otro importante paso fue el dado en 2015 por científicos de la MicroNano Research Facility (MNRF) de la RMIT University de Australia, con la fabricación de una celda de memoria multiestado electrónica, analógica y a nanoescala, que emulaba la capacidad del cerebro para procesar información y, simultáneamente, almacenarla de múltiples formas.  

Tratando de desvelar la sinergia

Aunque estos avances tecnológicos pueden ayudar al conocimiento del cerebro, el trabajo con neuronas vivas (como el de Tang-Schomer) y la modelización informática del funcionamiento de las neuronas (que lleva a cabo en el proyecto Blue Rain) podrían desvelar claves aún más fundamentales sobre el funcionamiento cerebral. 

A lo largo de nuestras vidas, nuestros cerebros experimentan cambios continuos, como consecuencia de nuestras experiencias. Estos cambios se dan en las conexiones sinápticas (gracias a la llamada “plasticidad sináptica”) y resultan claves para el aprendizaje y la memoria

Sin embargo, aún se sabe poco acerca de la coordinación interneuronal y de su evolución. La observación de la coordinación de neuronas vivas o las simulaciones a gran escala del proyecto Blue Brain (la más reciente, en un microcircuito neocortical formado por 200,000 neuronas y 260 millones de sinapsis), podrían arrojar luz sobre esos principios funcionales sinérgicos que dan forma a la plasticidad en circuitos cerebrales reales. 

Potenciales aplicaciones 

Por ahora, las posibles aplicaciones de los avances presentados serían las siguientes: las sinapsis artificiales podrían permitir fabricar ordenadores que imiten al cerebro. Las neuronas artificiales servirían, por su parte, para ser conectadas con otras –a través de sinapsis artificiales- y avanzar con ellas en el desarrollo de una Inteligencia Artificial más cercana a la natural.
 
Según algunos expertos, una de las razones por las que las máquinas no pueden tener una consciencia es su incapacidad para procesar suficientes datos. Por ejemplo, aunque las cámaras de un robot puedan capturar más información sobre una escena que el ojo humano, dicho robot fallará al intentar adaptar su comportamiento a lo que ve o al buscar soluciones “creativas” frente a lo que se encuentre. Conocer el secreto de la coordinación o sinergia neuronal quizá, algún día, pueda llevar a incorporarlo a la Inteligencia Artificial para tal fin.
 
Otra aplicación importante que tendrían tanto los estudios en la línea del de Min Tang-Schomer como el del proyecto Blue Brain y los demás sería que podrían ayudar a comprender el origen de ciertas enfermedades cerebrales, como los trastornos neurodegenerativos.

Pero todo parece que llevará más tiempo del previsto por los impulsores de Blue Brain. Si, asomada a su limitado conjunto de neuronas de cultivo, Tang-Schomer señala que este es “como el cosmos”, cabe imaginar que la complejidad del cerebro entero pueda resultar inabarcable. 

Referencias bibliográficas:

Min D.Tang-Schomer. 3D axon growth by exogenous electrical stimulus and soluble factors. Brain Research (2018). DOI: 10.1016/j.brainres.2017.10.032.

Markram H., et al. Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry. Cell (2015). DOI: 10.1016/j.cell.2015.09.029.

 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Revelan el origen de la falla geológica de Seattle, una de las más peligrosas del mundo 15 febrero, 2024
    Los datos magnéticos sugieren que la falla de Seattle, en Estados Unidos, se formó hace 55 millones de años, cuando la mitad sur de una cadena de islas volcánicas en subducción se amontonó sobre el continente y se separó de otra parte de la estructura, "desgarrando" el borde de América del Norte.
    Pablo Javier Piacente
  • Gigantescos "huevos espaciales" podrían ayudarnos a descubrir civilizaciones extraterrestres 15 febrero, 2024
    Un elipsoide SETI es un enfoque geométrico que identifica una región del espacio con forma de huevo, dentro de la cual cualquier civilización inteligente habría logrado observar un evento astronómico significativo, como por ejemplo una supernova, basándose en el tiempo que tarda la luz en viajar a través del espacio. Ahora, un nuevo análisis muestra […]
    Pablo Javier Piacente
  • Nuevo hito en la tecnología cuántica 15 febrero, 2024
    Investigadores alemanes han logrado un avance en la tecnología cuántica al visualizar las posiciones tridimensionales de átomos individuales en un cristal de diamante. Este logro allana el camino para la visualización de moléculas individuales con una precisión atómica, lo que podría revolucionar la investigación y el diseño de materiales y fármacos. Con un poco de […]
    ST/T21
  • ¿Qué pasaría si viajáramos a la velocidad de la luz? 15 febrero, 2024
    La física dice que es imposible, pero soñamos con la posibilidad de viajar a la velocidad de la luz. En ese supuesto, el tiempo se dilataría y se alteraría nuestro campo de visión, pero la fuerza de la aceleración nos destruiría. Sin ayuda alguna, no podemos ir a más de 45 kilómetros por hora.
    Redacción T21
  • Una extraña y antigua megaestructura acecha bajo el mar Báltico 14 febrero, 2024
    En la bahía alemana de Mecklenburg, a 21 metros de profundidad, los científicos han encontrado una antigua megaestructura que data de la Edad de Piedra, concretamente de hace más de 10.000 años. La estructura, que abarca una longitud de casi un kilómetro y está compuesta por piedras de distintos tamaños, desafía toda explicación natural: los […]
    Pablo Javier Piacente
  • Detectan por primera vez materia oscura en un cúmulo galáctico 14 febrero, 2024
    La materia oscura identificada, detectada indirectamente en un cúmulo conformado por miles de galaxias, podría ayudar a los científicos a comprobar la existencia de una estructura a gran escala que se extiende por todo el Universo: de esta forma, un "andamiaje" de materia oscura atravesaría todo el cosmos y sería el sostén de innumerables galaxias, […]
    Pablo Javier Piacente
  • El primer implante cerebral de Neuralink en un humano está rodeado de misterio 14 febrero, 2024
    Existen dudas sobre si el primer implante cerebral a un humano, anunciado por Elon Musk el 29 de enero, se ha producido realmente, ya que todo está rodeado de falta de transparencia, ausencia de certificación científica, escasos detalles sobre su tecnología, sus métodos y sus resultados.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Descubren un fármaco de animación suspendida que imita la hibernación 14 febrero, 2024
    Descubren un fármaco de "animación suspendida" que imita la hibernación y podría mejorar el trasplante de órganos, asegurar la supervivencia ante lesiones traumáticas y facilitar los viajes espaciales de larga duración.
    Redacción T21
  • La muerte los llama y ellos se juntan 13 febrero, 2024
    Un experimento desarrollado en "granjas de cadáveres" permitió comprobar que la descomposición de cuerpos humanos y de otras especies atrae siempre a las mismas variedades de microorganismos y hongos, sin importar el clima, la estación del año o la ubicación en el globo. Un mejor conocimiento de esta comunidad "universal" de descomponedores permitirá importantes avances […]
    Pablo Javier Piacente
  • Una corriente oceánica fundamental para el equilibrio climático podría anticipar su colapso 13 febrero, 2024
    Los científicos han descubierto una señal de advertencia clave antes que una corriente crucial del Atlántico colapse y sumerja al hemisferio norte en un verdadero caos climático: la Circulación de Vuelco Meridional del Atlántico (AMOC) genera una liberación de calor que ayuda a mantener a Europa, y también en parte a América del Norte, más […]
    Pablo Javier Piacente