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La impresión de un artista de las neuronas

La impresión de un artista de las neuronas

BIBLIOTECA DE FOTOS DE DISEÑO / CIENCIA KTS

Un sistema nervioso artificial simple puede imitar la forma en que las personas reaccionan a la luz y aprenden a realizar tareas básicas. El principio podría utilizarse para fabricar robots y prótesis más útiles.

Las personas pueden reaccionar rápida y automáticamente cuando se enfrentan a estímulos externos como el calor o la luz; piense en cómo se retira la mano de una superficie caliente o en cómo se levanta la pierna cuando se golpea la rodilla. Estas son reacciones inconscientes. Pero las respuestas conscientes, como atrapar una pelota, deben mejorarse con estimulación repetida.

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Investigadores de tres universidades de Corea del Sur han desarrollado un sistema artificial que puede simular una reacción consciente a los estímulos externos. Consiste en un fotodiodo que convierte la luz en una señal eléctrica, un transistor que actúa como una sinapsis mecánica, un circuito neuronal artificial que actúa como el cerebro del sistema y una mano robótica.

Cuando el fotodiodo detecta luz, envía una señal eléctrica a través del transistor de que la luz está encendida. Esta señal se transmite al circuito de neuronas artificiales. Aquí es donde se recibe el mensaje, y este circuito aprende cómo reaccionar a la señal y enviar un comando a la mano de un robot que controla.

Mientras se enciende la luz y se inicia todo el proceso en el fotodiodo, una bola cae sobre la mano. La idea es que el aparato aprenda a agarrar la mano lo suficientemente rápido para atrapar la pelota.

El proceso es similar a la forma en que nuestros ojos transmiten señales eléctricas a través de sinapsis a nuestro cerebro, que luego traduce esas señales, establece un curso de acción y envía una orden a los músculos para que se muevan, todo en una fracción de segundo.

En las primeras etapas del experimento, el cerebro del sistema tardó en traducir la señal luminosa en una decisión de estrechar la mano. Antes de que el sistema «aprendiera» cómo responder, tardó 2,56 segundos en hacerlo. Después de haber estado expuesto repetidamente a la señal de luz y dado tiempo para procesar qué hacer, esto disminuyó a 0,23 segundos. Los investigadores dicen que el sistema neuronal artificial imita algo parecido a una respuesta biológica consciente.

El sistema no es el primero en intentar imitar la respuesta biológica de una persona a los estímulos externos. Un artículo de 2018 detalló los intentos de restaurar las neuronas sensoriales en la piel, mientras que un artículo de 2019 se centró en el desarrollo de sinapsis artificiales. Uno de los autores de este artículo incluso utilizó un sistema nervioso artificial para controlar el movimiento de las cucarachas.

Uno de los objetivos de este tipo de investigación es ayudar a las personas con trastornos neurológicos a recuperar el control de órganos y extremidades que no pueden controlar tan rápido como antes.

«El funcionamiento del dispositivo parece muy prometedor, especialmente para tareas de asistencia humana o para entrenar sistemas robóticos basados ​​en el movimiento humano», dice Jonathan Aitken de la Universidad de Sheffield, Reino Unido.

Aitken cree que el sistema se puede combinar con dispositivos portátiles que rastrean cómo se mueven las personas para crear robots entrenados para comportarse de manera similar. Por ejemplo, podría permitir que los robots realicen tareas manuales que requieran reaccionar ante circunstancias externas.

Referencia de la revista: Avances en la ciencia, DOI: 10.1126 / sciadv.abe3996

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