Un grupo de ingenieros de Massachusetts trabaja para acabar con el Alzheimer y, en su investigación, consiguen algo inédito

Un grupo de ingenieros de la Universidad de Massachusetts Amherst ha alcanzado un logro sin precedentes en el campo de la neurociencia y la inteligencia artificial. Han desarrollado una neurona artificial capaz de dispararse, aprender y reaccionar a señales químicas del mismo modo que lo hace una neurona biológica. Este avance representa un paso decisivo hacia la creación de sistemas electrónicos que imiten con mayor precisión el funcionamiento del cerebro humano, al reproducir no solo las señales eléctricas, sino también las interacciones químicas que regulan la comunicación entre las células nerviosas.

El secreto de este avance está en un memristor fabricado con nanohilos proteicos derivados de la bacteria Geobacter sulfurreducens, un microorganismo con capacidad eléctrica. Gracias a este diseño, la neurona artificial funciona con voltajes y corrientes minúsculas —aproximadamente 60 milivoltios y 1,7 nanoamperios— niveles comparables a los de las neuronas humanas.

Las versiones anteriores requerían voltajes hasta diez veces mayores y consumían cien veces más energía. Con esta nueva neurona, los investigadores logran una equivalencia eléctrica extraordinaria con los sistemas biológicos.

Los ingenieros integraron este memristor en un circuito resistor-capacitor que reproduce las fases eléctricas de una neurona natural: primero la acumulación de carga (integración), luego la activación repentina (despolarización) y finalmente el retorno al estado de reposo (repolarización).

Responde a señales químicas y tejidos vivos

Uno de los hitos del experimento fue dotar a la neurona artificial de capacidad de neuromodulación: es decir, que responde a sustancias químicas como iones de sodio, dopamina y neurotransmisores, ajustando su comportamiento eléctrico según el entorno químico. Así, no solo “piensa”, sino que interpreta señales bioquímicas. 

Para probarlo, los ingenieros conectaron la neurona sintética a células cardíacas humanas vivas. La neurona electrónica pudo leer en tiempo real la actividad eléctrica de esas células y reaccionar cuando se administraba norepinefrina —un medicamento cardíaco— modificando su propio ritmo en respuesta. Ese experimento marca un antes y después en la integración entre electrónica y tejido vivo.

Este nivel de compatibilidad abre el camino hacia interfaces cerebro-ordenador más sofisticadas, dispositivos biomédicos que interactúan directamente con el cuerpo, y potencialmente sistemas que restauren funciones cerebrales dañadas.

 Un puente entre tecnología y medicina  

Aunque los resultados son sorprendentes, cabe aclarar: por ahora el prototipo funciona en placas de Petri y entornos controlados. Todavía está lejos de aplicarse dentro de un organismo vivo. Pero sus implicaciones son enormes. 

Este descubrimiento sugiere que podríamos generar interfaces capaces de reparar circuitos neuronales rotos, como los afectados en el alzhéimer o el párkinson. Además, podría transformar el diseño de biosensores que monitoreen tejidos en tiempo real y amplificar aplicaciones en neuroingeniería.

Un desafío previo era que los sensores del cuerpo tenían que amplificar las señales eléctricas para que una computadora las entendiera, complicando el diseño y aumentando el consumo energético. Las neuronas artificiales de bajo voltaje eliminan ese paso intermedio, simplificando la comunicación entre lo biológico y lo electrónico.

Los investigadores insisten en que queda mucho camino por recorrer: ensayos en animales, biocompatibilidad, seguridad, integración fisiológica… pero el salto tecnológico ya está dado. La frontera entre lo biológico y lo artificial se vuelve más difusa, y con ella, el sueño de reparar cerebros dañados podría estar más cerca de la realidad.