Engenheiros da Northwestern criam neurónios artificiais que comunicam com células cerebrais vivas. Descubra como esta tecnologia pode revolucionar interfaces cerebrais e IA eficiente.
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Engenheiros da Universidade Northwestern criaram neurônios artificiais impressos que vão além da imitação e conseguem interagir directamente com células cerebrais reais. Estes dispositivos flexíveis e de baixo custo produzem sinais elétricos que se assemelham aos gerados por neurônios vivos, permitindo activar tecido neural biológico.
Os neurônios artificiais comunicam com o tecido cerebral de forma inovadora, marcando um avanço significativo na interface entre electrónica e sistemas neurais. Em experiências utilizando fatias de cérebro de rato, os neurônios artificiais conseguiram desencadear respostas em neurônios reais, demonstrando uma nova compatibilidade entre dispositivos electrónicos e sistemas neurais vivos.
Interfaces cerebrais e inteligência artificial eficiente
Este avanço aproxima os investigadores de electrónica que pode interagir directamente com o sistema nervoso. Portanto, as aplicações potenciais incluem interfaces cérebro-máquina e neuropróteses, como implantes que poderiam ajudar a restaurar audição, visão ou movimento.
A tecnologia também aponta para uma nova geração de sistemas informáticos inspirados no cérebro. Além disso, ao replicar como os neurônios comunicam, o hardware futuro poderia executar tarefas complexas usando muito menos energia do que os computadores actuais.
O cérebro permanece o sistema computacional mais eficiente em termos energéticos conhecido pela ciência. Consequentemente, os cientistas esperam aplicar os seus princípios à tecnologia moderna, revolucionando a forma como processamos dados.
Por que o cérebro supera o silício tradicional
Os computadores modernos lidam com cargas de trabalho crescentes ao empacotar bilhões de transístores idênticos em chips de silício rígidos e bidimensionais. Entretanto, cada componente funciona da mesma forma e, após a fabricação, o sistema permanece fixo.
O cérebro funciona de forma muito diferente. Segundo os investigadores, ele consiste em muitos tipos de neurônios, cada um com funções especializadas, organizados em redes tridimensionais moles. Estas redes estão constantemente mudando, formando e ajustando conexões conforme ocorre a aprendizagem.
“O silício consegue complexidade ao ter bilhões de dispositivos idênticos,” disse Mark C. Hersam, investigador chefe do projeto. “Tudo é igual, rígido e fixo após a fabricação. O cérebro é o oposto. É heterogéneo, dinâmico e tridimensional.”
Energia neuronal versus consumo computacional
A pesquisa destaca um contraste fundamental entre sistemas biológicos e electrónicos. De facto, o cérebro é cinco ordens de magnitude mais eficiente em termos energéticos do que um computador digital.
“A inteligência artificial é dominante no mundo actual,” explicou Hersam. “A forma de tornar a IA mais inteligente é treiná-la com mais e mais dados. Portanto, este treinamento intensivo em dados leva a um problema massivo de consumo de energia.”
Para resolver este desafio, é necessário desenvolver hardware mais eficiente para lidar com grandes volumes de dados e aplicações de IA. Desta forma, replicar as capacidades computacionais do cérebro torna-se essencial para o futuro da tecnologia.
Inovação em materiais e construção electrónica
O estudo, que será publicado em 15 de Abril na revista Nature Nanotechnology, representa um marco importante na engenharia biológica. Os investigadores utilizaram impressoras de jato aerossol para depositar tintas electrónicas em substratos poliméricos flexíveis.
Esta abordagem inovadora permite criar dispositivos que se adaptam melhor ao ambiente biológico. Além disso, a flexibilidade dos neurônios artificiais melhora significativamente a sua compatibilidade com tecido cerebral vivo.
Mark C. Hersam, Professor Walter P. Murphy de Ciência e Engenharia de Materiais na Escola de Engenharia McCormick, liderou o projecto. O investigador também é professor de medicina na Escola de Medicina Feinberg da Northwestern e professor de química no Weinberg College of Arts and Sciences.
Vinod K. Sangwan, professor investigador associado em McCormick, co-liderou o estudo. Ambos reconhecem que para avançar nesta direcção, são necessários novos materiais e novas formas de construir dispositivos electrónicos que funcionem mais como o cérebro.
Esta investigação abre portas para neuropróteses mais sofisticadas e para sistemas computacionais inspirados biologicamente que poderiam revolucionar tanto a medicina como a tecnologia de inteligência artificial.
Matéria original: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/04/260417225020.htm
