Columna Sapiencias

La última década del siglo XX fue declarada como la del cerebro, y a partir de ahí, los intentos y el empeño por conocer el funcionamiento cerebral no ha hecho más que crecer. Entre tantos objetivos, uno de ellos ha sido conocer el funcionamiento neuronal para desarrollar modelos que puedan paliar alteraciones o enfermedades hasta hora sin cura.

Enrique Chao Barona

Historia de las neuronas artificiales

El funcionamiento de las neuronas naturales se comenzó a conocer a finales del siglo XIX, cuando Santiago Ramón y Cajal propuso que actuaban como entidades funcionales que se comunican entre sí estableciendo redes. Estas se comunican en milisegundos mediante impulsos eléctricos debido a cambios en el voltaje de la membrana celular y solo necesitan una potencia de 140 nanovatios, una milmillonésima parte de lo que requiere un microprocesador.

En ese sentido, para los investigadores de las redes de neuronas artificiales resulta viable crear dispositivos electrónicos que reproduzcan el funcionamiento de estas células que habitan en nuestro cerebro.

Entre las décadas de 1950 y 1960, el científico Frank Rosenblatt, inspirado en el trabajo de Warren McCulloch y Walter Pitts creó el Perceptron, la unidad desde donde nacería y se potenciarían las redes neuronales artificiales. Desde entonces, uno de los objetivos de la medicina ha sido diseñar unas neuronas artificiales que respondan a las señales eléctricas del sistema nervioso como si fueran neuronas reales.

Aprendizaje basado en el entrenamiento

El potencial de las redes neuronales reside en que las neuronas, al agruparse en redes artificiales, crean estructuras capaces de calcular y, lo más importante, de llevar a cabo un aprendizaje basado en el entrenamiento.

Tanto se ha avanzado en este campo que, la última década del siglo XX fue declarada como la del cerebro, y a partir de ahí, los intentos y el empeño por conocer el funcionamiento cerebral no ha hecho más que crecer. Entre tantos objetivos, uno de ellos ha sido conocer el funcionamiento neuronal para desarrollar modelos que puedan paliar alteraciones o enfermedades hasta hora sin cura.

Hoy, estamos más cerca de ello gracias a la creación de las primeras neuronas artificiales. La dificultad reside en que todavía se sabe muy poco del funcionamiento de las neuronas y su función en el cerebro.

Un chip para lo que haga falta

A finales del año pasado, investigadores de la Universidad de Bath, de la mano con equipos de las Universidades de Bristol (Inglaterra), Auckland (Nueva Zelanda) y Zúrich (Suiza) hallaron pistas para dar con el camino hacia la cura de enfermedades crónicas.

Descubrieron que las respuestas de las neuronas a los estímulos eléctricos de los otros nervios son no lineales, lo que quiere decir que si una señal se vuelve el doble de fuerte la reacción puede llegar a ser el triple de grande o más.

Con ello, pudieron crear un chip de silicio más pequeño que un pulgar que funciona como los canales de iones biológicos de las neuronas reales, ya que responden del mismo modo ante los estímulos enviados. Es decir que, dependiendo de la señal que emite un nervio, la respuesta puede ser más potente y no tiene por qué ser idéntica.

Un gran avance en la biotecnología

Para ello, formularon modelos matemáticos que imitan la actividad eléctrica no lineal de las neuronas. Esta innovación supone un gran avance en la biotecnología y podría cambiar el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas para siempre.

Estos dispositivos supondrían una forma para paliar enfermedades como el alzheimer o la insuficiencia cardíaca. Por ejemplo, si una persona padece de problemas cardíacos es debido a que las neuronas del cerebro no responden adecuadamente a las órdenes de bombear el corazón con fuerza. Con la implantación de estos chips harían que las órdenes que generan las neuronas sean las apropiadas para el correcto funcionamiento de su corazón.

Implantes bioelectrónicos para tratamiento de enfermedades crónicas

Para concluir, baste decir que Alain Nogaret, de la Universidad de Bath, recordó que «…nuestras neuronas sólo necesitan 140 nanovatios de potencia. Eso es una milmillonésima parte del requerimiento de energía de un microprocesador usado en otros intentos de hacer neuronas sintéticas. Esto hace que las neuronas sean adecuadas para los implantes bioelectrónicos para el tratamiento de enfermedades crónicas».