Dispositivo 3D Inova ao Utilizar Células Cerebrais Vivas em Cálculos

Pesquisadores da Universidade de Princeton desenvolveram um dispositivo de rede neural tridimensional que combina células cerebrais vivas e eletrônicos avançados. De acordo com um comunicado recente, este computador bioeletrônico em 3D foi programado para diferenciar padrões utilizando técnicas computacionais.

Em essência, trata-se de células cerebrais vivas realizando tarefas computacionais fora do cérebro, com o suporte de eletrônicos integrados. Esse não é o primeiro caso em que cientistas utilizam células cerebrais para computação; em tentativas anteriores, foram cultivadas culturas 2D em placas de petri ou aglomerados 3D, monitorando a atividade externamente.

A pesquisa em Princeton adotou uma abordagem diferente. Para construir o dispositivo, a equipe criou uma malha 3D de fios microscópicos e eletrodos, apoiados por uma fina camada de epóxi. Eles então cultivaram dezenas de milhares de neurônios em uma extensa rede 3D capaz de realizar cálculos, usando a malha como estrutura de suporte.

Segundo os pesquisadores, essa nova metodologia “permitiu registrar e estimular a atividade elétrica dos neurônios em uma escala muito mais detalhada do que abordagens anteriores”. Ao longo de seis meses, observaram como a rede se desenvolvia, testaram técnicas para reforçar ou enfraquecer conexões entre neurônios-chave e, por fim, treinaram um algoritmo para identificar padrões de pulso recorrentes.

Para testar o sistema, os cientistas apresentaram dois padrões distintos em experimentos separados, e foi capaz de diferenciá-los com sucesso em ambos os casos. A equipe almeja escalar progressivamente o dispositivo para realizar tarefas cada vez mais complexas.

Além disso, os pesquisadores destacam que a tecnologia pode “não apenas ajudar a desvendar os segredos computacionais do cérebro, mas também auxiliar na compreensão e possível tratamento de doenças neurológicas.” O objetivo inicial da pesquisa foi investigar problemas fundamentais na neurociência estudando as atividades de células cerebrais vivas. Embora esse objetivo permaneça, os cientistas perceberam que a tecnologia também poderia ajudar a superar um dos principais obstáculos da inteligência artificial: o consumo de energia.

Um dos integrantes da equipe comentou que “o verdadeiro gargalo para a inteligência artificial em um futuro próximo é a energia”. O cérebro humano consome apenas uma fração ínfima — cerca de um milionésimo — da energia utilizada pelos sistemas de IA atuais para realizar tarefas semelhantes. Os pesquisadores esperam que esse dispositivo possa revelar alguns segredos, permitindo replicar essas descobertas e resolver a questão do consumo de energia na IA.

O artigo foi publicado na revista Nature Electronics.