Uma equipa de cientistas conseguiu criar partes essenciais de células cerebrais sintéticas, capazes de armazenar “memórias” durante escassos milissegundos.
Investigadores do Centre National de la Recherche Scientifique, em Paris, criaram um modelo de computador de neurónios artificiais capazes de produzir o mesmo tipo de sinais elétricos que os neurónios usam para transferir informações.
O método baseia-se no envio de iões através de canais finos de água, de forma a imitar canais iónicos reais, e poderia imitar os picos elétricos do cérebro humano.
“Pelo que sei, é a primeira vez” que se faz algo do género com iões, disse o co-autor do estudo, Lydéric Bocquet, físico da École Normale Supérieure, citado pelo Live Science.
Estruturas partem-se de deixam para trás uma “memória”
Os picos na atividade elétrica do cérebro, provocados por neurónios, são a base da atividade cerebral. Para gerar um “potencial de ação”, assim denominados, um neurónio tem de deixar entrar mais iões positivos, que são atraídos para os iões negativos no interior da célula.
Este potencial elétrico faz com que as portas da célula – ou canais iónicos – se abram, aumentando a carga antes que a célula atinja um pico e volte ao normal alguns milissegundos depois. O sinal é então transmitido a outras células e as informações viajam pelo cérebro.
Para imitar os canais iónicos dependentes de voltagem, os cientistas modelaram uma fina camada de água entre folhas de grafeno. As camadas eram de apenas uma, duas ou três moléculas de profundidade, que os cientistas apelidaram de “fenda quase bidimensional”.
Este ambiente bidimensional é o ideal, uma vez que as partículas tendem a reagir muito mais fortemente em duas dimensões do que em três. Além disso, exibem propriedades diferentes em duas dimensões, que podiam ser muito úteis nesta experiência.
Quando testaram o modelo, numa simulação de computador, os cientistas aperceberam-se de que, quando aplicaram um campo elétrico ao canal, os iões formaram estruturas semelhantes a vermes na água. Quando o campo elétrico era maior, as estruturas “partiam-se” lentamente, deixando para trás uma “memória”.
A equipa decidiu então ligar dois canais e outros componentes para imitar o comportamento de um neurónio, e descobriu que o modelo conseguia gerar picos de atividade elétrica, como potenciais de ação.
Na simulação, “a memória” do estado anterior dos iões durou alguns milissegundos, um período de tempo bastante longo para os iões, que normalmente operam em escalas de tempo de nanossegundos ou menos.
No futuro, este mecanismo pode ser muito útil no desenvolvimento de computadores tão “eficientes em termos de energia” quanto o tecido cerebral. Pode também ajudar os cientistas a entender melhor como é que o cérebro processa as informações.
O artigo científico foi publicado no dia 6 de agosto na Science.
