Científicos recientemente han alcanzado un hito notable al fusionar células cerebrales humanas con componentes electrónicos, dando origen a un sistema informático innovador, con la capacidad de procesar el lenguaje natural. Esta fascinante sinergía de biología y tecnología representa un avance significativo en la intersección de campos que suelen estar distantes.
En este revolucionario proyecto, se ha trabajado para integrar las complejas capacidades del cerebro humano con los componentes electrónicos diseñados para procesar información de manera eficiente. La combinación de células cerebrales y tecnología electrónica ha dado lugar a un sistema que no solo procesa datos, sino que también demuestra una sorprendente habilidad para comprender y procesar el lenguaje natural.
El impacto potencial de este desarrollo va más allá de los límites de la informática convencional, abriendo nuevas puertas a la comprensión de la cognición y las posibilidades de mejora en la interacción hombre-máquina. Por otra parte, se trata de un logro que destaca la importancia de la colaboración multidisciplinaria y plantea preguntas intrigantes sobre el futuro de la integración entre la biología y la tecnología en el campo de la informática avanzada.
¿Qué es un organoide cerebral?
Un organoide cerebral es una estructura tridimensional formada por células madre humanas que se cultivan en condiciones que favorecen el desarrollo de tejidos similares al cerebro. Estos organoides pueden reproducir algunos aspectos de la estructura y función del cerebro humano, como la presencia de diferentes tipos de células nerviosas, la formación de redes neuronales y la generación de actividad eléctrica.
Los organoides cerebrales se utilizan como modelos para estudiar el desarrollo, la enfermedad y la regeneración del cerebro, así como para probar fármacos y terapias. Sin embargo, hasta ahora no se habían empleado para crear sistemas informáticos híbridos que integraran tejido cerebral humano con hardware electrónico.
¿Cómo funciona el sistema informático híbrido?
El sistema informático híbrido, denominado Brainoware, consiste en un organoide cerebral conectado a una placa electrónica que contiene un tipo de red neuronal artificial llamada computación de reservorio. La computación de reservorio es un método de aprendizaje automático que utiliza un sistema dinámico no lineal, llamado reservorio, para transformar las señales de entrada en un espacio de estados de mayor dimensión que facilita su clasificación.
El organoide cerebral actúa como el reservorio, recibiendo entradas mediante estimulación eléctrica y enviando salidas a través de la actividad neuronal. El organoide está formado por unas 100.000 células cerebrales humanas que se diferencian en neuronas y otras células de apoyo, y que se organizan en regiones parecidas al cerebro, como la corteza, el hipocampo y el cerebelo.
La placa electrónica se encarga de medir la actividad neuronal del organoide, procesarla mediante un algoritmo de aprendizaje y generar una respuesta. La placa también puede retroalimentar al organoide con la respuesta obtenida, creando un bucle de realimentación que mejora el rendimiento del sistema.
¿Qué tareas puede realizar el sistema informático híbrido?
Los investigadores han demostrado que el sistema informático híbrido puede realizar tareas de reconocimiento del habla humana, como identificar vocales o distinguir entre diferentes hablantes. Para ello, utilizaron clips de audio de voces humanas que convirtieron en señales eléctricas y enviaron al organoide cerebral. El organoide procesó las señales y generó una actividad neuronal que fue registrada por la placa electrónica. La placa aplicó un algoritmo de aprendizaje supervisado para clasificar las señales en función de la vocal o el hablante correspondiente.
El sistema informático híbrido mostró una precisión de alrededor del 78% en el reconocimiento del habla, mejorando con el entrenamiento y la retroalimentación. Los investigadores también observaron que el organoide cerebral era capaz de adaptarse a las variaciones en el tono, el volumen y la velocidad del habla, así como a los ruidos de fondo.
¿Qué ventajas tiene el sistema informático híbrido?
El sistema informático híbrido tiene varias ventajas respecto a los sistemas informáticos convencionales basados en silicio. Por un lado, el organoide cerebral tiene una gran capacidad de procesamiento paralelo, ya que cada neurona puede estar conectada con miles de otras neuronas, formando una red compleja y dinámica. Por otro lado, el organoide cerebral tiene una gran capacidad de adaptación y aprendizaje, ya que puede modificar sus conexiones sinápticas en función de la experiencia y la retroalimentación.
Además, el sistema informático híbrido tiene un bajo consumo energético, ya que el organoide cerebral solo necesita una pequeña cantidad de glucosa y oxígeno para funcionar, y la placa electrónica solo requiere una potencia de unos pocos milivatios. Esto supone un gran ahorro respecto a los sistemas informáticos convencionales, que consumen mucha más energía y generan mucho más calor.
¿Qué desafíos y aplicaciones tiene el sistema informático híbrido?
El sistema informático híbrido también plantea algunos desafíos y limitaciones que los investigadores deben afrontar. Por ejemplo, el organoide cerebral tiene un tamaño muy pequeño, de unos pocos milímetros de diámetro, lo que limita el número de células y conexiones que puede albergar. Además, el organoide cerebral carece de vascularización, lo que dificulta su nutrición y supervivencia a largo plazo. Asimismo, el organoide cerebral tiene una variabilidad y una aleatoriedad intrínsecas, lo que dificulta su control y su reproducibilidad.
Por otro lado, el sistema informático híbrido abre nuevas posibilidades y aplicaciones en el campo de la computación bioinspirada, que busca imitar las propiedades y funciones del cerebro humano. El sistema informático híbrido podría utilizarse para realizar tareas complejas que requieren un alto nivel de procesamiento de información, como el reconocimiento de imágenes, el procesamiento del lenguaje natural, la generación de música o la toma de decisiones. También podría utilizarse para estudiar los mecanismos del aprendizaje, el desarrollo neuronal y las implicaciones cognitivas de las enfermedades neurodegenerativas.
Unas breves palabras para ir cerrando
El sistema informático híbrido creado por los científicos de la Universidad de Indiana es un avance innovador que combina tejido cerebral humano con componentes electrónicos para crear una computadora capaz de reconocer el habla humana. El sistema informático híbrido tiene ventajas como el procesamiento paralelo, la adaptación, el aprendizaje y el bajo consumo energético, pero también desafíos como el tamaño, la supervivencia, el control y la reproducibilidad del organoide cerebral. El sistema informático híbrido representa un paso más hacia la computación bioinspirada, que busca emular las capacidades del cerebro humano para resolver problemas complejos. Este logro se erige como un testimonio del constante progreso en la búsqueda de interfaces más avanzadas entre la biología y la informática. La capacidad de combinar elementos biológicos con dispositivos electrónicos ofrece perspectivas emocionantes para el desarrollo de tecnologías que puedan aprovechar la complejidad y adaptabilidad de las células cerebrales humanas.
Origen: Conversación con Bing, 12/12/2023
(1) Brainoware: así es un ordenador construido con tejido cerebral humano. https://www.msn.com/es-es/noticias/tecnologia/brainoware-as%C3%AD-es-un-ordenador-construido-con-tejido-cerebral-humano/ar-AA1loW9U.
(2) Construyen un ordenador funcional con tejido cerebral humano. https://www.dw.com/es/ia-creada-a-partir-de-c%C3%A9lulas-cerebrales-humanas-vivas-reconoce-el-habla/a-67706447.
(3) Crean organoide cerebral con IA capaz de reconocer el habla humana. https://www.msn.com/es-mx/salud/noticias-medicas/crean-organoide-cerebral-con-ia-capaz-de-reconocer-el-habla-humana/ar-AA1loq9q.
(4) Organoides cerebrales: un tratamiento innovador para los … – CORDIS. https://cordis.europa.eu/article/id/231832-cerebral-organoids-an-innovative-treatment-for-neurological-disorders/es.
(5) Organoides: la nueva técnica para fabricar un cerebro – NeuronUP. https://www.neuronup.com/neurociencia/cerebro-neurociencia/organoides-la-nueva-tecnica-para-fabricar-un-cerebro/.
(6) Organoides cerebrales: ¿minicerebros en el laboratorio? – PsicoActiva. https://www.psicoactiva.com/blog/organoide-cerebral,-minicerebros/.
(7) Una nueva computación para pronosticar el efecto mariposa – Europa Press. https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-nueva-computacion-pronosticar-efecto-mariposa-20210922103429.html.
(8) Una nueva computación para pronosticar el efecto mariposa – Notimérica. https://www.notimerica.com/ciencia-tecnologia/noticia-nueva-computacion-pronosticar-efecto-mariposa-20210922103532.html.
(9) Red discreta como medio dinámico para su empleo en computación de …. https://bing.com/search?q=computaci%c3%b3n+de+reservorio.
(10) Red discreta como medio dinámico para su empleo en computación de …. https://www.academia.edu/34824914/Red_discreta_como_medio_din%C3%A1mico_para_su_empleo_en_computaci%C3%B3n_de_reservorio.
(11) Computación de yacimientos – Wikipedia. https://hmong.es/wiki/Reservoir_computing.
(12) IA creada a partir de células cerebrales humanas vivas reconoce el habla. https://www.msn.com/es-co/noticias/tecnologia/ia-creada-a-partir-de-c%C3%A9lulas-cerebrales-humanas-vivas-reconoce-el-habla/ar-AA1loWDR.
(13) Crean microchips ‘vivos’ a partir de células cerebrales humanas … – ABC. https://www.abc.es/ciencia/crean-microchips-vivos-partir-celulas-cerebrales-humanas-20221011190710-nt.html.
(14) Inteligencia organoide: La inteligencia artificial con células cerebrales. https://www.sopitas.com/geek/inteligencia-organoide-ia-celular-cerebrales-humanas-explicacion/.
(15) El próximo chip de tu ordenador podría estar hecho de neuronas …. https://www.20minutos.es/tecnologia/inteligencia-artificial/proximo-chip-ordenador-hecho-neuronas-humanas-vivas-5192572/.
(16) undefined. https://www.europapress.es/politica-privacidad.html.
Ovejas Eléctricas
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