Nanotecnologia

Sinapse sintética é criada com nanotubos de carbono

Sinapse sintética é criada com nanotubos de carbono
Os diversos nanotubos de carbono fazem as vezes dos dendritos, os pequenos elementos receptores dos neurônios. [Imagem: USC Viterbi School of Engineering]

Pesquisadores deram um passo significativo rumo ao uso da nanotecnologia para a construção de um cérebro artificial.

Eles usaram nanotubos de carbono para construir um circuito capaz de trocar informações por meio de sinapses.

Cérebro sintético

O circuito, que é analógico, usa diversos nanotubos de carbono, dispostos paralelamente entre eletrodos de titânio de paládio.

Os diversos nanotubos de carbono fazem as vezes dos dendritos, os pequenos elementos receptores dos neurônios.

Nos testes, o nanocircuito sináptico reproduziu a função de entrada do neurônio - a sinapse -, deixando os pesquisadores entusiasmados com a possibilidade de usar esse componente básico como fundamento para a construção do que eles chamam de um "cérebro sintético".

As formas de onda de entrada e saída da sinapse artificial reproduzem as ondas biológicas em forma, amplitudes relativas e duração.

"Este é um primeiro passo necessário no processo", afirma Alice Parker, da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, que começou a trabalhar com a possibilidade de desenvolver um cérebro sintético em 2006.

Neurônios e sinapses artificiais

Os primeiros resultados vieram em 2009, quando Parker e seus colegas construíram os primeiros neurônios sintéticos.

"Nós queríamos responder à pergunta: É possível construir um circuito que age como um neurônio? A próxima etapa é ainda mais complexa: Como podemos construir estruturas a partir desses componentes que simulam o neurônio e, eventualmente, a função do cérebro, que tem 100 bilhões de neurônios?," comenta a pesquisadora.

Certamente o próximo passo não será um cérebro funcional.

Antes disso, os neurônios sintéticos poderão ser usados em próteses cerebrais, ou combinados em redes para efetuar processamentos mais rapidamente do que os computadores convencionais, com uma lógica do tipo von Neumann.

Plasticidade cerebral

Parker enfatiza que a sinapse agora fabricada é simplificada e que o desenvolvimento real de um cérebro sintético está a décadas de distância.

O próximo desafio rumo a esse objetivo será reproduzir a plasticidade cerebral nos circuitos - o cérebro humano produz novos neurônios continuamente e adapta-se ao longo da vida.

Reproduzir este processo usando circuitos analógicos será uma tarefa monumental, segundo a pesquisadora.

Contudo, proporcionalmente ao esforço poderão ser os resultados.

O entendimento do processo que fundamenta a inteligência humana terá implicações de longo alcance, incluindo o desenvolvimento de próteses biomecatrônicas, capazes de curar lesões cerebrais, ou o desenvolvimento de novas formas de inteligência artificial, que imitem o funcionamento do cérebro humano ou de animais superiores.

Cérebros artificiais

A busca pela construção de cérebros artificiais - ou, pelo menos, de computadores mais flexíveis e mais fáceis de programar, ou capazes de aprender por si sós - segue em várias frentes.

As sinapses artificiais construídas pela equipe a Dra Parker seguem a linha do hardware, assim como um componente construído com sangue humano apresentado há menos de um mês.

Uma equipe da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, está tentando usar um componente chamado memristor - uma mistura de transístor e memória - para criar um cérebro artificial semelhante ao cérebro de um gato.

A equipe do Dr. Giulio Tononi, da Universidade Wisconsin-Madison, é mais modesta, e se contentará com um cérebro de camundongo.

O desenvolvimento de um cérebro artificial emulado por software está mais adiantado: enquanto a IBM tenta apenas simular o cérebro de um gato em computador, em vez de construí-lo com um hardware totalmente novo, uma equipe britânica já consegue emular um cérebro com 1 bilhão de neurônios.

Bibliografia:

A biomimetic fabricated carbon nanotube synapse for prosthetic applications
Joshi, Jonathan, Zhang, Jialu, Wang, Chuan, Hsu, Chih-Chieh, Parker, Alice C., Zhou, Chongwu, Ravishankar, Udhay
Proceedings of the Life Science Systems and Applications Workshop
April 2011
Vol.: 2011 , Page(s): 139-142
DOI: 10.1109/LISSA.2011.5754178




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