Durante años, la ciencia ha buscado una forma de imitar el cerebro humano sin perder su eficiencia ni su complejidad. Hoy, un equipo de la Universidad de Massachusetts Amherst ha dado un paso decisivo: han desarrollado neuronas artificiales que operan con el mismo voltaje que las reales. Este avance podría cambiar para siempre la forma en que entendemos la inteligencia y la tecnología.

Un lenguaje eléctrico compartido entre biología y máquina

La computación neuromórfica, ese campo que intenta replicar el pensamiento humano mediante materiales electrónicos, acaba de romper una de sus mayores barreras. Hasta ahora, las neuronas artificiales requerían voltajes mucho más altos que las biológicas, lo que impedía su comunicación efectiva. Sin embargo, los investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst (UMass) han conseguido lo que parecía inalcanzable: fabricar neuronas sintéticas que operan con los mismos voltajes que las humanas y con un consumo energético similar.

El secreto de este logro radica en un memristor, un componente capaz de recordar estados eléctricos previos. Pero a diferencia de los modelos convencionales hechos de silicio, este dispositivo utiliza nanocables de proteínas extraídos de la bacteria Geobacter sulfurreducens. Estos diminutos conductores biológicos permiten que el voltaje sea tan bajo como el del cerebro humano, estableciendo un punto de encuentro entre materia viva y electrónica.

Jun Yao, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, explicó que el descubrimiento fue inicialmente fortuito: “No teníamos idea de que podríamos usarlo para construir una neurona artificial”. Al combinar el memristor con un circuito RC, el equipo logró generar picos de voltaje que imitaban la activación neuronal real. Cada impulso recordaba al comportamiento natural del cerebro, donde una célula excita a la siguiente.

Neuronas que sienten y responden como si fueran humanas

Más allá de su capacidad eléctrica, estas neuronas artificiales también pueden responder a señales químicas, una hazaña que las acerca aún más al funcionamiento real del cerebro. Los investigadores conectaron sensores de sodio y dopamina al circuito y observaron cómo los niveles de estas sustancias modificaban la frecuencia de activación.

El sodio aumentaba la actividad, mientras que la dopamina producía un efecto más complejo: estimulaba la activación a bajas dosis, pero la reducía cuando era alta, exactamente igual que en las neuronas biológicas. Esta respuesta “emocional” ante estímulos químicos abre la puerta a nuevas aplicaciones en neurociencia, medicina y bioingeniería.

Pero el experimento no se quedó ahí. Las neuronas artificiales fueron conectadas a células cardíacas reales, y sorprendentemente, se sincronizaron con su ritmo natural. Cuando los científicos estimularon las células con noradrenalina y su frecuencia aumentó, las neuronas sintéticas respondieron al mismo ritmo. Era la primera vez que una estructura artificial reproducía, con tanta precisión, el comportamiento eléctrico y químico del tejido vivo.

Un futuro donde el cerebro y la máquina piensan al unísono

El equipo de UMass observó que estas neuronas consumen apenas unos picojoules por impulso, igualando la eficiencia energética del cerebro humano. Mientras este órgano opera con unos 20 vatios, los centros de datos actuales consumen millones de veces más para realizar tareas similares. Por eso, este avance podría revolucionar el diseño de chips neuromórficos, inspirando una nueva generación de procesadores que piensen como nosotros, pero con un gasto energético ínfimo.

Jun Yao advierte, sin embargo, que todavía queda camino por recorrer: “Aún no hemos logrado conectar miles de estas neuronas como hace el cerebro, pero el potencial está ahí”.

Las aplicaciones más inmediatas podrían darse en biosensores inteligentes capaces de diagnosticar enfermedades, detectar fármacos o evaluar toxicidad mediante la interpretación directa de señales biológicas. Pero las implicaciones van mucho más allá: este podría ser el primer paso hacia una inteligencia artificial verdaderamente orgánica, una donde los límites entre silicio y pensamiento comiencen a desdibujarse.

En palabras del propio Yao: “Hace diez años, nadie imaginaba una IA como ChatGPT. En los próximos diez, cualquier cosa podría suceder”.