Pesquisadores desenvolveram um único neurônio artificial capaz de imitar múltiplas regiões do cérebro humano com uma precisão que chega a 100%. O avanço, divulgado pela Universidade de Loughborough em parceria com o Instituto Salk e a Universidade do Sul da Califórnia, foi publicado na revista Nature Communications e pode transformar o futuro da robótica e de sistemas neuromórficos.
Um único dispositivo, múltiplas funções cerebrais
Chamado de transneurônio, o componente consegue alternar entre funções típicas de áreas cerebrais relacionadas à visão, ao planejamento e ao movimento — uma flexibilidade que, até então, era exclusiva de sistemas biológicos.
Para avaliar a tecnologia, os cientistas alimentaram o dispositivo com sinais elétricos e depois compararam sua resposta a dados reais de neurônios de macacos rhesus. Ajustando parâmetros elétricos, o transneurônio conseguiu reproduzir padrões neuronais de três regiões cerebrais diferentes com 70% a 100% de precisão.
— Demonstramos que um único neurônio artificial pode ser ajustado para reproduzir o comportamento de neurônios visuais, motores e pré-motores — explicou o professor Sergey Saveliev, autor correspondente do estudo.
— Isso abre portas para chipsets capazes de interpretar informações visuais e controlar movimentos usando apenas um punhado de neurônios artificiais.
Computação biológica em escala artificial
O transneurônio não apenas replica sinais biológicos: ele processa informações de maneira comparável a neurônios vivos. Ao receber mudanças nos sinais elétricos, adapta sua taxa de disparo; quando recebe dois estímulos simultâneos, reage de acordo com o intervalo entre eles — algo que normalmente exigiria redes inteiras de neurônios artificiais.
A chave para essa versatilidade está em um memristor, um componente em nanoescala composto por átomos de prata capazes de se reorganizar e formar pontes microscópicas, gerando pulsos elétricos que simulam atividade neural.
— Ao alterar a voltagem, podemos fazer a mesma unidade agir como diferentes neurônios do cérebro — destacou o professor Alexander Balanov.
— Nossos neurônios artificiais também respondem a mudanças de pressão e temperatura, o que pode dar origem a sistemas sensoriais artificiais.
Rumo a sistemas nervosos robóticos
O próximo passo é ambicioso: criar um “córtex cerebral em um chip”, integrando vários transneurônios em redes interconectadas capazes de aprendizagem autônoma.
Para o professor Joshua Yang, da USC, essa tecnologia pode permitir que robôs aprendam mais rápido, consumindo menos energia e dados.
Pesquisadores também vislumbram aplicações biomédicas.
O Dr. Pavel Borisov sugere que, futuramente, esses dispositivos poderão ser integrados ao sistema nervoso humano ou mesmo auxiliar em estudos sobre consciência.
