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NEURONA ARTIFICIAL: Neurona de McCulloch-Pitts, Cerebro humano

Publicado por 4 diciembre, 2019
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ESTA NEURONA ARTIFICIAL PODRÍA ALGÚN DÍA USARSE PARA TRATAR AFECCIONES CRÓNICAS COMO EL ALZHEIMER

Neurona • Neurona de McCulloch-Pitts • Cerebro humano • Célula • Medicina

ESTA NEURONA ARTIFICIAL PODRÍA ALGÚN DÍA USARSE PARA TRATAR AFECCIONES CRÓNICAS COMO EL ALZHEIMER

Los científicos han construido una neurona artificial que es más pequeña que la punta de un dedo y no requiere más de 140 nanovatios de potencia, lo que dicen que algún día podría tener ramificaciones importantes en toda una serie de enfermedades crónicas, como el Alzheimer y la insuficiencia cardíaca.

Escribiendo en Nature Communications, los investigadores describen el proceso que los llevó a desarrollar la neurona en un chip, un logro que describen como “cambio de paradigma”. La esperanza es que estos mini-dispositivos puedan usarse para curar afecciones causadas por neuronas dañadas, como la insuficiencia cardíaca.

La insuficiencia cardíaca puede ser causada por neuronas destrozadas que no responden a la retroalimentación del sistema nervioso y, por lo tanto, envían señales incorrectas al corazón.

Los chips fueron creados para simular neuronas de la vida real, o células nerviosas. Estas son las células que reciben información del mundo exterior (neuronas sensoriales) y envían esa información al resto del cuerpo (neuronas de asociación), esencialmente diciéndoles a los músculos y órganos qué hacer (neuronas motoras). Hay aproximadamente 100 mil millones de estas neuronas en el cuerpo humano.

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“Nuestro enfoque combina varios avances, que abren nuevos horizontes a la ingeniería neuromórfica, desde la programación de computadoras analógicas hasta bioimplantes blandos”, explicaron los autores del estudio.

La base de las versiones artificiales fue un conjunto de ecuaciones que describen la forma en que las neuronas se comunican entre sí y responden a los estímulos eléctricos.

Luego, los investigadores construyeron chips de silicio que imitaban los procesos de dos tipos de neuronas, hipocampales y respiratorias, en ratas, demostrando que producían respuestas similares cuando eran provocadas por estímulos.

“Hasta ahora, las neuronas han sido como cajas negras, pero hemos logrado abrir la caja negra y mirar dentro”, dijo Alain Nogaret, profesor del departamento de física de la Universidad de Bath en el Reino Unido y autor principal del artículo. en una declaración , llamando a la obra “cambio de paradigma”.

ESTA NEURONA ARTIFICIAL PODRÍA ALGÚN DÍA USARSE PARA TRATAR AFECCIONES CRÓNICAS COMO EL ALZHEIMER

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Nogaret y otros investigadores también han enfatizado el uso eficiente de energía del chip. La neurona artificial requiere unos 140 nanovatios de potencia relativamente pequeños, una cantidad aproximadamente mil millones de veces menor que la requerida para alimentar un microprocesador, dispositivos que han formado la base de muchos otros intentos de crear neuronas sintéticas.

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“Nuestro enfoque combina varios avances. Podemos estimar con mucha precisión los parámetros precisos que controlan el comportamiento de cualquier neurona con alta certeza”, dijo Nogaret.

“Hemos creado modelos físicos del hardware y hemos demostrado su capacidad para imitar con éxito el comportamiento de las neuronas vivas reales. Nuestro tercer avance es la versatilidad de nuestro modelo, que permite la inclusión de diferentes tipos y funciones de una variedad de neuronas complejas de mamíferos “.

Nogaret describe el proceso de estimar los parámetros como el proverbio del ala de la mariposa.

“Los circuitos neuronales son altamente no lineales y sus parámetros son casi imposibles de sintonizar a mano”, dijo a Newsweek.

“Un análogo a lo que hemos hecho puede representarse con la historia proverbial del ala de la mariposa que crea un huracán en otra parte. Lo que hemos hecho es el equivalente a inferir el movimiento del ala de la mariposa a partir de la observación del huracán”.

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Nogaret dijo que ahora están trabajando en marcapasos inteligentes que utilizarán las neuronas artificiales para reaccionar en tiempo real a las presiones sobre el corazón, además de estimular el corazón para que actúe.

“Actualmente nos centramos en la insuficiencia cardíaca, ya que confiamos en que esta tecnología ofrecerá mejoras significativas en la vida de los pacientes con insuficiencia cardíaca”, dijo Nogaret a Newsweek .

“Más allá de la insuficiencia cardíaca, cualquier enfermedad neurodegenerativa o enfermedad de los canales iónicos se beneficiaría naturalmente de las neuronas artificiales. Las convulsiones, la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson son enfermedades que vienen a la mente y donde hay una necesidad de soluciones novedosas en la comunidad médica”.

En 2015, un equipo de investigadores del Instituto Karolinska en Suecia anunció que habían construido lo que, según ellos, era la primera neurona artificial del mundo . ¿El único problema? Midiendo el tamaño de la punta de un dedo, era demasiado grande para el cerebro humano, informó Science Alert en ese momento.

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