Aglomerados de células cerebrais criadas em laboratório e conectadas a um computador são capazes de reconhecer a fala elementar e resolver problemas matemáticos.

Feng Guo, bioengenheiro do Departamento de Engenharia de Sistemas Inteligentes da Universidade de Indiana, em Bloomington, disse que seu estudo é um passo importante na demonstração de como as redes neurais de computador inspiradas no cérebro podem aprimorar as capacidades de inteligência artificial .

Guo e sua equipe cultivaram feixes de células-tronco especializadas que se transformaram em neurônios, o principal componente do cérebro. Um cérebro típico consiste em 86 bilhões de neurônios, cada neurônio conectado a até 10 mil outros neurônios.

A bola de neurônios, conhecida como organoide, criada no laboratório de Guo tem menos de um nanômetro de largura. Ele foi conectado por um conjunto de eletrodos a uma placa de circuito, onde algoritmos de aprendizado de máquina decodificaram as respostas do organoide.

Os pesquisadores apelidaram sua criação de Brainoware.

Após um breve período de treinamento, a Brainoware foi capaz de distinguir entre as vozes de oito sujeitos com base na pronúncia variada das vogais. O sistema alcançou uma taxa de precisão de 78%.

A Brainoware também foi capaz de prever com sucesso um mapa de Henon, uma construção matemática no campo da dinâmica caótica, com maior precisão do que uma rede artificial.

Uma das principais vantagens da biocomputação é a sua eficiência energética. Atualmente, as redes neurais artificiais consomem vários milhões de watts de energia por dia. O cérebro humano , por outro lado, requer apenas cerca de 20 watts para funcionar por dia.

Brainoware é “uma ponte entre IA e organoides”, disse Guo. "Organóides são como 'minicérebros'."

"Queríamos perguntar se podemos aproveitar a rede neural biológica dentro do organoide cerebral para a computação. Esta é apenas uma prova de conceito para mostrar que podemos fazer o trabalho", disse Guo.

Uma aplicação futura para sistemas de biocomputação é o estudo de doenças neurológicas como o Alzheimer. O potencial de explorar a atividade celular também abre a porta para decodificar a atividade das ondas cerebrais durante o sono e possivelmente registrar sonhos.

Os desafios permanecem. Entre elas estará a tarefa de manter os organoides saudáveis e bem nutridos, uma tarefa 24 horas por dia, 7 dias por semana.

E há outras preocupações também.

“À medida que a sofisticação destes sistemas organoides aumenta, é fundamental que a comunidade examine a miríade de questões neuroéticas que cercam os sistemas de biocomputação que incorporam tecido neural humano”, disse Guo.

“Podem levar décadas até que sistemas gerais de biocomputação possam ser criados, mas esta pesquisa provavelmente gerará insights fundamentais sobre os mecanismos de aprendizagem, desenvolvimento neural e as implicações cognitivas das doenças neurodegenerativas”.

“Temos um longo caminho a percorrer”, acrescentou.

O estudo foi publicado na Nature Electronics .