Investigadores de la Universidad de Linköping en Suecia han desarrollado neuronas artificiales que demuestran 15 de las 20 características de las células neuronales biológicas y pueden comunicarse con las neuronas naturales del cuerpo. Los investigadores llaman a su dispositivo la "neurona electroquímica orgánica basada en conductancia" o c-OECN, y se basa en materiales que pueden conducir una carga negativa, incluidos transistores electroquímicos orgánicos y polímeros conductores de tipo n. Al imprimir miles de estos transistores sobre un sustrato flexible, los investigadores han podido crear neuronas artificiales. El dispositivo utiliza iones para controlar el flujo de electricidad, al igual que las neuronas biológicas, y hasta ahora el equipo sueco ha demostrado que puede controlar el nervio vago en ratones, lo que sugiere que tiene un gran potencial en aplicaciones médicas.
A medida que avanzan las tecnologías médicas, los investigadores se vuelven más expertos en imitar funciones biológicas utilizando componentes fabricados por humanos. Esta última neurona artificial es un ejemplo de ello, ya que utiliza iones para controlar la electricidad que fluye a través de ella, tal como lo hacen las neuronas biológicas al abrir y cerrar canales iónicos. Los investigadores esperan que estas neuronas artificiales recién creadas puedan ayudar con un control neuronal más realista en una variedad de tecnologías médicas.
"Uno de los desafíos clave en la creación de neuronas artificiales que imiten eficazmente a las neuronas biológicas reales es la capacidad de incorporar modulación iónica", dijo Simone Fabiano, investigadora involucrada en el estudio. “Las neuronas artificiales tradicionales hechas de silicio pueden emular muchas características neuronales pero no pueden comunicarse a través de iones. Por el contrario, las c-OECN utilizan iones para demostrar varias características clave de las neuronas biológicas reales”.
Las neuronas artificiales utilizan iones para controlar la electricidad que fluye a través del polímero conductor dentro de ellas, lo que resulta en picos de voltaje que imitan lo que ocurre en las neuronas reales. La tecnología permite que el dispositivo aumente y disminuya la corriente de manera controlada como una curva de campana casi perfecta, que recuerda a la actividad eléctrica de las neuronas que está controlada por los canales de iones de sodio.
Hasta ahora, los investigadores han probado la tecnología en ratones e implantaron las neuronas impresas con el objetivo de controlar el nervio vago. Las neuronas se comunicaron con éxito con el nervio vago, lo que resultó en una disminución del 4,5% en la frecuencia cardíaca en los ratones.
"Hay muchas cosas que todavía no entendemos completamente sobre el cerebro humano y las células nerviosas", dijo Padinhare Cholakkal Harikesh, otro investigador involucrado en el estudio. “De hecho, no sabemos cómo la célula nerviosa utiliza muchas de estas 15 características demostradas. Imitar las células nerviosas puede permitirnos comprender mejor el cerebro y construir circuitos capaces de realizar tareas inteligentes. Nos queda un largo camino por delante, pero este estudio es un buen comienzo”.
Estudio en la revista Nature Materials : La antiambipolaridad sintonizable por iones en polímeros conductores mixtos de iones y electrones permite neuronas electroquímicas orgánicas biorrealistas
