Durante décadas, los ingenieros han intentado imitar la eficiencia con la que el cerebro humano procesa información. Pero las neuronas sintéticas disponibles hasta ahora consumían demasiada energía, operaban con voltajes excesivos y carecían de la sutileza electroquímica del tejido vivo. Un nuevo estudio, publicado en Nature Communications, cambia radicalmente ese panorama.

Nota: Los suscriptores de La Tribuna del País Vasco pueden solicitar una copia del estudio por los canales habituales: [email protected] o en el teléfono 650114502

El equipo dirigido por Jun Yao y Derek Lovley ha desarrollado neuronas artificiales basadas en memristores construidos con nanohilos de proteínas obtenidas del microbio Geobacter sulfurreducens. Estos dispositivos no solo reproducen las funciones básicas de una neurona —integración y disparo eléctrico—, sino que además lo hacen dentro del mismo rango de 70 a 130 milivoltios característico de las neuronas humanas. También igualan su energía de disparo (0,3–100 picojulios) y su frecuencia de respuesta, alcanzando así una emulación completa tanto funcional como paramétrica.

El puente entre lo biológico y lo electrónico

Los investigadores lograron que estas neuronas artificiales no solo respondan a estímulos eléctricos, sino también a modulaciones químicas semejantes a las que regulan la actividad cerebral. Incorporando sensores de sodio y dopamina, los dispositivos se comportan como neuronas reales ante la presencia de iones o neurotransmisores: aceleran o ralentizan su frecuencia de disparo según la concentración química del entorno.

La capacidad de respuesta química convierte a estos dispositivos en “neuronas híbridas”, capaces de interactuar directamente con células vivas. En los experimentos, los científicos conectaron una neurona artificial a cardiomiocitos humanos (células del músculo cardíaco) cultivados en laboratorio. Cuando las células fueron tratadas con norepinefrina —una sustancia que acelera el ritmo cardíaco—, la neurona artificial detectó el cambio y ajustó su actividad eléctrica en tiempo real, interpretando correctamente el “estado” fisiológico del tejido.

Un nuevo horizonte para la biotecnología y la inteligencia artificial

El avance abre la puerta a interfaces bioelectrónicas bidireccionales en las que máquinas y tejidos biológicos se comuniquen sin necesidad de complejos procesadores intermedios. Según los autores, esta tecnología permitirá desarrollar prótesis neuronales más eficientes, sistemas de computación neuromórfica ultrabaja en energía y redes híbridas bio-sintéticas que integren directamente inteligencia biológica y artificial.

“Estamos ante un paso decisivo hacia una electrónica verdaderamente viva”, explica Jun Yao. “Hemos demostrado que las señales neuronales pueden reproducirse no solo en su forma, sino también en su naturaleza energética, química y dinámica”.

Con esta investigación, la frontera entre lo vivo y lo artificial se vuelve más difusa. Las neuronas artificiales de Yao y Lovley no son solo un modelo computacional del cerebro: son su réplica funcional a escala molecular. Y en ese punto de convergencia —donde una célula puede hablar con un circuito— comienza a vislumbrarse la auténtica era del cibiorganismo.