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Ideatismos: ¿para qué sirven las neuronas artificiales?, I

Columna Sapiencias

Los apéndices de redes neuronales creados por el hombre o neuronas artificiales, son capaces de integrarse y funcionar junto con el tejido cerebral humano. Acaba de presentarse un estudio que representa un avance significativo en el tratamiento del daño cerebral, en el que participaron humanos.

Enrique Chao Barona

¿De qué se trata? Es un estudio de la Universidad de Barcelona. Los científicos del Instituto de Neurociencias (UBNeuro) y del Instituto de Sistemas Complejos (UBICS), demostraron que, para el tratamiento del daño cerebral, se pueden generar neuronas mediante la técnica de reprogramación celular con el uso de piel humana. Estas neuronas fueron trasplantadas en diminutos fragmentos del cerebro de un donante y se incorporaron al circuito neuronal biológico.

Los investigadores emplearon la técnica de “rastreo neuronal monosináptico”, que consiste en aprovechar virus y registros electrofisiológicos (propiedades eléctricas de las células) para detectar la integración de las neuronas artificiales”, todo eso de acuerdo con lo publicado en Stem Cells Translational Medicine, medio especializado en la utilización clínica de la biología molecular y celular de las células madre.

El primero con donantes humanos

Daniel Tornero, integrante de UBNeuro, reportó que el método empleado combinó técnicas de biología celular con células madre y el análisis de redes neuronales, basado en teorías de la física. “Aquí hemos establecido un método para demostrar que estas terapias también son eficientes cuando se trasplantan células humanas en un tejido humano”, recalcó.

Lo interesante del caso es que se trata del primero con donantes humanos (y no con animales, como ratones o cerdos). Además, sobresale el hecho de que las células trasplantadas se integran en una red neuronal ya establecida. Es decir, “que posibilita que reciban señales” y que, además, “establezcan contactos sinápticos con las neuronas de esa porción de cerebro”. Por eso, “las células añadidas se relacionan entre las terminaciones de las células nerviosas de manera funcional”. Una ventaja adicional de este procedimiento es que injertaron células del propio sujeto, lo que evitó un posible rechazo en la implantación.

La ciencia se sumerge en las conexiones sinápticas

El tema está de moda, porque hasta el famoso y polifacético empresario multimillonario Elon Musk, que además de mandar astronautas a la estación espacial con sus cohetes de SpaceX y de desarrollar el acabado fino de sus Teslas, los autos eléctricos más envidiables, ahora se ha metido de lleno en su proyecto Neuralink.

Como sucede en sus empresas, no hay semana que no protagonice alguna noticia. Por cierto, Neuralink investiga la posibilidad de instalar una computadora dentro de nuestro cerebro para que nuestras capacidades cognitivas aumenten hasta igualarse con las de las máquinas.

La empresa de Musk propone un futuro en el que los seres humanos podamos competir con las máquinas al mismo nivel de capacidades cognitivas que ellas. Y va más lejos, porque, salpicado con cierta paranoia, anticipa que el desarrollo de la Inteligencia Artificial se nos podría ir de las manos, y que Neuralink (al convertirnos a todos en cyborgs) podríamos enfrentar eventualmente una rebelión de robots. Y es que uno nunca sabe.

Un robot que realiza el procedimiento quirúrgico

Por lo pronto, hace un par de semanas Musk presentó avances: un dispositivo que se implanta en el cerebro. Se trata de un artefacto que puede rastrear el estado de salud de la persona que lo recibe y que, en caso de ataques al corazón o de un derrame cerebral, da voz de alerta. Para colocar el dispositivo en el cerebro, Musk se auxilia con un robot que realiza el procedimiento quirúrgico, el cual, asegura el extravagante personaje, “es muy sencillo”.

Sin embargo, dicho dispositivo sólo ha sido implantado en dos cerdos: Dorothy, uno de ellos, lo recibió por dos meses y luego le fue retirado. Según Musk, eso confirma que el dispositivo puede ser retirado sin dejar consecuencias. El otro cerdo se llama Gertrude, quien actualmente circula por el laboratorio con el implante.

Por ahora, la FDA (Food & Drug Administración, la agencia sanitaria estadounidense) otorgó una licencia para que Neuralink forme parte de su programa «The Breakthrough Devices«, Musk ya prepara una implantación en humanos, sólo faltan unos permisos y más pruebas que demuestren que es 100% seguro.

El cerebro, un territorio en disputa

Cómo se ve, el cerebro se está investigando a lo ancho y a lo largo de todo el tejido neuronal, y siempre desde distintas perspectivas, partiendo de la base de que las redes neuronales artificiales se reflejan en el funcionamiento de las redes de neuronas biológicas.

Se sabe que las neuronas de nuestro cerebro están compuestas de dendritas, del soma y del axón: las dendritas se ocupan de captar los impulsos nerviosos que emiten otras neuronas, mismos que se procesan en el soma y se transmiten a través del axón, el cual emite un impulso nervioso hacia las neuronas contiguas.

En lo que toca a las neuronas artificiales, la suma de las entradas multiplicadas por sus “pesos” asociados determina el “impulso nervioso” que recibe la neurona. Este valor, se procesa en el interior de la célula mediante una función de activación que devuelve un valor que se envía como salida de la neurona.

¿De dónde nace el Deep Learning?

Del mismo modo que nuestro cerebro está compuesto por neuronas interconectadas entre sí, una red neuronal artificial está formada por neuronas artificiales conectadas entre sí y agrupadas en diferentes niveles llamados “capas”: una de ellas es un “conjunto de neuronas cuyas entradas provienen de una capa anterior (o de los datos de entrada en el caso de la primera capa) y cuyas salidas son la entrada de una capa posterior».

Las neuronas de la primera capa reciben como entrada los datos reales que alimentan a la red neuronal.  Es por eso por lo cual la primera capa se conoce como capa de entrada. La salida de la última capa es el resultado visible de la red, así que la última capa se conoce como la capa de salida. Las capas que se sitúan entre la capa de entrada y la capa de salida se conocen como capas ocultas, ya que se desconocen tanto los valores de entrada como los de salida.

En resumen, una red neuronal siempre está compuesta por una capa de entrada, una capa de salida (si solo hay una capa en la red neuronal, la capa de entrada coincide con la capa de salida) y puede contener 0 o más capas ocultas. El concepto de Deep Learning nace a raíz de utilizar un gran número de capas ocultas en las redes.

Este artículo continuará en la siguiente entrega…

Escrito por Enrique Chao

Enrique Chao
Enrique Chao Barona, es consultor independiente, fue director editorial de la revista Expansión por más de 25 años y ahora es director de varios proyectos editoriales para industrias verticales, como Ambiente Plástico y Onexpo, entre otras más. Su correo electrónico es: enrique.chao@mundofarma.com.mx

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