Pela primeira vez, neurônios artificiais funcionam como os biológicos

Cientistas desenvolveram, pela primeira vez, neurônios artificiais capazes de reproduzir quase exatamente o comportamento dos neurônios biológicos, incluindo a forma como emitem sinais elétricos, respondem a estímulos químicos e gastam energia.

O avanço foi descrito e publicado em 29 de setembro na revista Nature Communications e representa um passo importante para a criação de dispositivos que possam se comunicar de forma direta com o corpo humano.

Até agora, os neurônios artificiais disponíveis conseguiam simular a atividade elétrica de células nervosas, mas exigiam voltagens muito maiores do que as observadas em sistemas biológicos. Isso tornava inviável o contato direto com tecidos vivos.

No novo estudo, os pesquisadores conseguiram ajustar o dispositivo para operar na mesma faixa de tensão e energia dos neurônios naturais, criando uma interface mais realista entre biologia e eletrônica.

Neurônios funcionais

O modelo criado combina um memristor — componente que imita a capacidade do cérebro de armazenar informações elétricas — com um circuito simples formado por resistores e capacitores.

Essa estrutura permitiu que o dispositivo produzisse pulsos elétricos de cerca de 120 milivolts, amplitude semelhante à dos potenciais de ação de um neurônio humano. Além disso, o gasto energético por disparo foi muito baixo, aproximando-se do consumo de uma célula nervosa verdadeira.

O estudo também mostrou que esses neurônios artificiais conseguem reagir a substâncias químicas externas, como íons de sódio e dopamina. Ao detectar mudanças nas concentrações dessas moléculas, o dispositivo altera automaticamente a frequência de seus disparos elétricos — uma característica central dos neurônios biológicos, que modulam sua atividade de acordo com o ambiente químico ao redor.

Em um dos experimentos, o grupo conectou o neurônio artificial a células cardíacas cultivadas em laboratório. O circuito conseguiu responder em tempo real aos sinais elétricos emitidos pelas células vivas, sincronizando sua atividade de forma autônoma.

Segundo os pesquisadores, isso demonstra o potencial de criar uma “ponte” entre circuitos eletrônicos e tecidos orgânicos, o que pode futuramente permitir a construção de próteses neurais, sensores médicos e sistemas híbridos capazes de interagir diretamente com o cérebro ou com outros órgãos.

Os autores destacam que o estudo ainda está em fase experimental e foi realizado apenas em condições controladas, fora do corpo. Serão necessários novos testes para avaliar a durabilidade e a segurança do dispositivo em ambientes biológicos complexos.

Ainda assim, o avanço é visto como um marco na engenharia neuromórfica — área que busca replicar o funcionamento do cérebro em sistemas eletrônicos de baixo consumo energético.

Se no futuro for possível conectar milhares desses neurônios artificiais entre si e a tecidos vivos, especialistas acreditam que será possível criar redes híbridas que combinem o poder de adaptação do cérebro humano com a velocidade e a precisão das máquinas.

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