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Un chip que funciona como un cerebro artificial


Las computadoras son grandes en la realización de las funciones de la misma manera una y otra vez. Pero no son tan grandes para adaptarse a situaciones que no han visto antes. Ahora, un grupo de investigadores del MIT utiliza el cerebro humano como modelo para los circuitos de una máquina – y abriendo el camino a un equipo que realmente pueda aprender.

La clave es la plasticidad. La plasticidad es la cualidad de los cerebros humanos que los hace capaces de cambiar en respuesta a estímulos. Es una de las razones por la que muchos neurocientíficos piensan que recordarmos y aprendemos. También subyace en la capacidad del cerebro para recuperarse de lesiones.


Los investigadores del MIT diseñaron un chip de computadora que puede simular la actividad de la sinapsis cerebral única. La sinapsis es la conexión entre dos neuronas, a través de la cual fluye la información. Pero no es como un alambre. Las sinapsis son espacios y señales químicas, en forma de neurotransmisores, que saltan a través de ellos y se unen a receptores. Los receptores activan los canales iónicos. Cuando un canal iónico se abre y cierra cambia el potencial eléctrico de la célula y si el cambio es lo suficientemente grande, un impulso eléctrico se dispara – llamado potencial de acción.

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Los canales de iones controlan el flujo de átomos cargados de elementos como el sodio, calcio y potasio, de ahí el nombre. Cuando los encargados de flujo de átomos por los canales, se fortalecen o debilitan las sinapsis.

El equipo del MIT diseñó un chip de computadora cuyos transistores se comportan como canales de iones. En lugar del modo digital on/off (activado/desactivado) que es fundamental para cualquier equipo, estos transistores tienen diferentes niveles de corriente, al igual que en un circuito analógico. Un gradiente de potencial eléctrico impulsa a que la corriente fluya a través de los transistores del mismo modo el flujo de iones a través de los canales de iones en una celda.

El chip tiene unos 400 de estos tipos de transistores, bastante pequeños, pero útiles para el modelado de ciertos tipos de función cerebral. Y eso es exactamente lo que planean hacer. Se podría modelar el sistema de procesamiento de gráficos mucho más realistas, y hacerlo más rápido que con computadoras convencionales. Un equipo de alta velocidad podría tomar días para modelar algo así, mientras que este sistema de “chip analógico” lo puede hacer en cuestión de segundos.

Chi-Sang Poon, científico investigador principal en la División Harvard-MIT de Ciencias de la Salud y Tecnología, es el autor principal del artículo que describe el chip en las Proceedings of the National Academy of Sciences. Él dijo en un comunicado de prensa que la tecnología ofrece una visión de cómo funciona el cerebro y podría ser utilizada en prótesis, un campo que se está expandiendo rápidamente. También arroja luz sobre el debate desde hace mucho tiempo acerca de la depresión a largo plazo (LTD) y potenciación (LTP) – debilitamiento y fortalecimiento de las conexiones neuronales.

Una teoría sostiene que la LTP y LTD depende de la frecuencia que una neurona se enciende. Más recientemente, los teóricos han sugerido que dependerá del momento de la llegada de los potenciales de acción a la sinapsis.

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Fuente: discovery

 

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