Tecnología

Mente-Máquina: Científicos Crean Computadora con Tejido Cerebral Humano

Científicos han desarrollado un sistema híbrido denominado Brainoware, que integra tejido cerebral humano cultivado en laboratorio con circuitos electrónicos convencionales, logrando realizar tareas como el reconocimiento de voz, un paso significativo hacia la creación de biocomputadoras.

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Mente-Máquina: Científicos Crean Computadora con Tejido Cerebral Humano

Científicos han desarrollado un sistema híbrido denominado Brainoware, que integra tejido cerebral humano cultivado en laboratorio con circuitos electrónicos convencionales, logrando realizar tareas como el reconocimiento de voz, un paso significativo hacia la creación de biocomputadoras.

"Este sistema representa un puente entre la inteligencia artificial y los organoides cerebrales, abriendo nuevas posibilidades en la computación y la neurociencia"

- Feng Guo, bioingeniero de la Universidad de Indiana Bloomington.

12/12/2023

El proyecto Brainoware, liderado por Feng Guo y su equipo de la Universidad de Indiana Bloomington, ha marcado un hito en el campo de la biocomputación. Utilizando organoides cerebrales, estructuras tridimensionales que imitan el tejido cerebral humano, los investigadores han creado un sistema híbrido que combina estas células con circuitos electrónicos. Este avance no solo representa un paso significativo en la inteligencia artificial, sino que también ofrece una nueva perspectiva para estudiar el cerebro humano.

Los organoides cerebrales, desarrollados a partir de células madre pluripotentes, se diferencian en neuronas y otras células cerebrales, formando estructuras complejas similares a las del cerebro humano. Estos organoides se colocan sobre una placa con miles de electrodos, permitiendo la interacción entre el tejido biológico y los circuitos electrónicos. La información se introduce en el sistema en forma de pulsos eléctricos, que son procesados por el tejido cerebral y luego interpretados por algoritmos de aprendizaje automático.

Para demostrar la capacidad de Brainoware, el equipo llevó a cabo experimentos de reconocimiento de voz. Entrenaron el sistema con grabaciones de voz de varias personas, logrando que el organoide generara patrones de actividad neural distintos para cada voz. El sistema fue capaz de identificar a los hablantes con una precisión del 78%, un resultado prometedor que confirma la viabilidad de la biocomputación.

Sin embargo, el desarrollo de Brainoware no está exento de desafíos. Uno de los principales problemas es mantener vivos y saludables a los organoides cerebrales, especialmente a medida que aumenta su tamaño para realizar tareas más complejas. Además, la integración de estos tejidos con los microchips de silicio utilizados en la computación actual requiere de más investigación y desarrollo para garantizar su estabilidad y fiabilidad.

Ejemplo de uno de los organoides y su actividad neuronal escaneada. (Cai et al., Nat. Electron., 2023)
Algo Curioso
A pesar de los avances en la computación y la inteligencia artificial, el cerebro humano sigue siendo uno de los sistemas más eficientes y complejos conocidos. La capacidad de procesar y almacenar información del cerebro es un objetivo anhelado en el campo de la tecnología, y proyectos como Brainoware están abriendo caminos para acercarnos a este ideal.

Desafíos y Potencial de la Biocomputación

La biocomputación, representada por Brainoware, abre un campo de posibilidades tanto en la inteligencia artificial como en la neurociencia. Este enfoque híbrido, que combina tejido cerebral humano con hardware electrónico, podría superar algunas de las limitaciones de los sistemas de inteligencia artificial actuales, aprovechando la eficiencia y velocidad del cerebro humano. Además, los organoides cerebrales ofrecen un modelo más realista del cerebro humano en comparación con los cultivos celulares simples, lo que podría mejorar significativamente nuestra comprensión de los trastornos neurológicos y el desarrollo cerebral.

La tecnología de Brainoware también tiene el potencial de transformar la forma en que estudiamos y tratamos enfermedades como el Alzheimer. Al modelar estas condiciones en organoides cerebrales, los investigadores pueden observar de cerca la progresión de la enfermedad y evaluar la eficacia y toxicidad de los tratamientos potenciales. Este enfoque podría incluso reemplazar los modelos animales en la investigación cerebral, ofreciendo una alternativa más ética y relevante.

Sin embargo, la utilización de células vivas para la computación presenta desafíos únicos. Además de los problemas de mantenimiento y escalabilidad de los organoides, existen consideraciones éticas significativas. A medida que los organoides se vuelven más complejos y similares al cerebro humano, surgen preguntas sobre la conciencia y la sensibilidad de estos tejidos. Es crucial que la comunidad científica aborde estas cuestiones éticas a medida que esta tecnología avanza.

El futuro de Brainoware y proyectos similares depende de la capacidad de los investigadores para superar estos desafíos técnicos y éticos. A medida que se exploran formas de hacer que los organoides sean más estables y confiables, también es esencial considerar las implicaciones de integrar tejido biológico en sistemas de computación convencionales. Este equilibrio entre innovación y responsabilidad definirá el camino a seguir en el campo emergente de la biocomputación.

Explorando el Futuro de la Inteligencia Artificial y la Neurociencia

El desarrollo de Brainoware no solo es un avance tecnológico, sino también un paso adelante en nuestra comprensión del cerebro humano. Al integrar tejido cerebral humano en sistemas de computación, este proyecto ofrece una ventana única al funcionamiento interno del cerebro. Esta integración de biología y tecnología podría llevar a descubrimientos revolucionarios en cómo procesamos la información y cómo se pueden replicar estas capacidades en sistemas artificiales.

La investigación en biocomputación también tiene implicaciones significativas para el campo de la inteligencia artificial. Al estudiar cómo los organoides cerebrales procesan la información, los científicos pueden obtener información valiosa sobre cómo mejorar los algoritmos de aprendizaje automático y la eficiencia energética de los sistemas de IA. Esta fusión de la biología y la tecnología digital podría llevar a la creación de sistemas de IA que no solo imitan, sino que también emulan la complejidad y adaptabilidad del cerebro humano.

Además, Brainoware representa una herramienta poderosa para la investigación en neurociencia. Al proporcionar un modelo más preciso del cerebro humano, los organoides cerebrales pueden ayudar a los científicos a entender mejor el desarrollo cerebral y las enfermedades neurodegenerativas. Esta comprensión podría conducir a tratamientos más efectivos y a una mejor calidad de vida para las personas afectadas por estas condiciones.

Fuentes

ScienceAlert | Nature | Nature Electronics

"Este sistema representa un puente entre la inteligencia artificial y los organoides cerebrales, abriendo nuevas posibilidades en la computación y la neurociencia"

- Feng Guo, bioingeniero de la Universidad de Indiana Bloomington.

Dec 12, 2023
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El proyecto Brainoware, liderado por Feng Guo y su equipo de la Universidad de Indiana Bloomington, ha marcado un hito en el campo de la biocomputación. Utilizando organoides cerebrales, estructuras tridimensionales que imitan el tejido cerebral humano, los investigadores han creado un sistema híbrido que combina estas células con circuitos electrónicos. Este avance no solo representa un paso significativo en la inteligencia artificial, sino que también ofrece una nueva perspectiva para estudiar el cerebro humano.

Los organoides cerebrales, desarrollados a partir de células madre pluripotentes, se diferencian en neuronas y otras células cerebrales, formando estructuras complejas similares a las del cerebro humano. Estos organoides se colocan sobre una placa con miles de electrodos, permitiendo la interacción entre el tejido biológico y los circuitos electrónicos. La información se introduce en el sistema en forma de pulsos eléctricos, que son procesados por el tejido cerebral y luego interpretados por algoritmos de aprendizaje automático.

Para demostrar la capacidad de Brainoware, el equipo llevó a cabo experimentos de reconocimiento de voz. Entrenaron el sistema con grabaciones de voz de varias personas, logrando que el organoide generara patrones de actividad neural distintos para cada voz. El sistema fue capaz de identificar a los hablantes con una precisión del 78%, un resultado prometedor que confirma la viabilidad de la biocomputación.

Sin embargo, el desarrollo de Brainoware no está exento de desafíos. Uno de los principales problemas es mantener vivos y saludables a los organoides cerebrales, especialmente a medida que aumenta su tamaño para realizar tareas más complejas. Además, la integración de estos tejidos con los microchips de silicio utilizados en la computación actual requiere de más investigación y desarrollo para garantizar su estabilidad y fiabilidad.

El proyecto Brainoware, liderado por Feng Guo y su equipo de la Universidad de Indiana Bloomington, ha marcado un hito en el campo de la biocomputación. Utilizando organoides cerebrales, estructuras tridimensionales que imitan el tejido cerebral humano, los investigadores han creado un sistema híbrido que combina estas células con circuitos electrónicos. Este avance no solo representa un paso significativo en la inteligencia artificial, sino que también ofrece una nueva perspectiva para estudiar el cerebro humano.

Los organoides cerebrales, desarrollados a partir de células madre pluripotentes, se diferencian en neuronas y otras células cerebrales, formando estructuras complejas similares a las del cerebro humano. Estos organoides se colocan sobre una placa con miles de electrodos, permitiendo la interacción entre el tejido biológico y los circuitos electrónicos. La información se introduce en el sistema en forma de pulsos eléctricos, que son procesados por el tejido cerebral y luego interpretados por algoritmos de aprendizaje automático.

Para demostrar la capacidad de Brainoware, el equipo llevó a cabo experimentos de reconocimiento de voz. Entrenaron el sistema con grabaciones de voz de varias personas, logrando que el organoide generara patrones de actividad neural distintos para cada voz. El sistema fue capaz de identificar a los hablantes con una precisión del 78%, un resultado prometedor que confirma la viabilidad de la biocomputación.

Sin embargo, el desarrollo de Brainoware no está exento de desafíos. Uno de los principales problemas es mantener vivos y saludables a los organoides cerebrales, especialmente a medida que aumenta su tamaño para realizar tareas más complejas. Además, la integración de estos tejidos con los microchips de silicio utilizados en la computación actual requiere de más investigación y desarrollo para garantizar su estabilidad y fiabilidad.

Ejemplo de uno de los organoides y su actividad neuronal escaneada. (Cai et al., Nat. Electron., 2023)
Algo Curioso
A pesar de los avances en la computación y la inteligencia artificial, el cerebro humano sigue siendo uno de los sistemas más eficientes y complejos conocidos. La capacidad de procesar y almacenar información del cerebro es un objetivo anhelado en el campo de la tecnología, y proyectos como Brainoware están abriendo caminos para acercarnos a este ideal.

Desafíos y Potencial de la Biocomputación

La biocomputación, representada por Brainoware, abre un campo de posibilidades tanto en la inteligencia artificial como en la neurociencia. Este enfoque híbrido, que combina tejido cerebral humano con hardware electrónico, podría superar algunas de las limitaciones de los sistemas de inteligencia artificial actuales, aprovechando la eficiencia y velocidad del cerebro humano. Además, los organoides cerebrales ofrecen un modelo más realista del cerebro humano en comparación con los cultivos celulares simples, lo que podría mejorar significativamente nuestra comprensión de los trastornos neurológicos y el desarrollo cerebral.

La tecnología de Brainoware también tiene el potencial de transformar la forma en que estudiamos y tratamos enfermedades como el Alzheimer. Al modelar estas condiciones en organoides cerebrales, los investigadores pueden observar de cerca la progresión de la enfermedad y evaluar la eficacia y toxicidad de los tratamientos potenciales. Este enfoque podría incluso reemplazar los modelos animales en la investigación cerebral, ofreciendo una alternativa más ética y relevante.

Sin embargo, la utilización de células vivas para la computación presenta desafíos únicos. Además de los problemas de mantenimiento y escalabilidad de los organoides, existen consideraciones éticas significativas. A medida que los organoides se vuelven más complejos y similares al cerebro humano, surgen preguntas sobre la conciencia y la sensibilidad de estos tejidos. Es crucial que la comunidad científica aborde estas cuestiones éticas a medida que esta tecnología avanza.

El futuro de Brainoware y proyectos similares depende de la capacidad de los investigadores para superar estos desafíos técnicos y éticos. A medida que se exploran formas de hacer que los organoides sean más estables y confiables, también es esencial considerar las implicaciones de integrar tejido biológico en sistemas de computación convencionales. Este equilibrio entre innovación y responsabilidad definirá el camino a seguir en el campo emergente de la biocomputación.

Explorando el Futuro de la Inteligencia Artificial y la Neurociencia

El desarrollo de Brainoware no solo es un avance tecnológico, sino también un paso adelante en nuestra comprensión del cerebro humano. Al integrar tejido cerebral humano en sistemas de computación, este proyecto ofrece una ventana única al funcionamiento interno del cerebro. Esta integración de biología y tecnología podría llevar a descubrimientos revolucionarios en cómo procesamos la información y cómo se pueden replicar estas capacidades en sistemas artificiales.

La investigación en biocomputación también tiene implicaciones significativas para el campo de la inteligencia artificial. Al estudiar cómo los organoides cerebrales procesan la información, los científicos pueden obtener información valiosa sobre cómo mejorar los algoritmos de aprendizaje automático y la eficiencia energética de los sistemas de IA. Esta fusión de la biología y la tecnología digital podría llevar a la creación de sistemas de IA que no solo imitan, sino que también emulan la complejidad y adaptabilidad del cerebro humano.

Además, Brainoware representa una herramienta poderosa para la investigación en neurociencia. Al proporcionar un modelo más preciso del cerebro humano, los organoides cerebrales pueden ayudar a los científicos a entender mejor el desarrollo cerebral y las enfermedades neurodegenerativas. Esta comprensión podría conducir a tratamientos más efectivos y a una mejor calidad de vida para las personas afectadas por estas condiciones.

Fuentes

ScienceAlert | Nature | Nature Electronics

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