Cão robótico com cérebro humano minúsculo aprende a evitar obstáculos

Cientistas nos EUA equiparam um cão robótico com um pequeno cérebro humano, integrando-o a sensores e a um sistema de controle de plataforma. O organoide cerebral incorporado ao robô ajudou a máquina a aprender rapidamente a evitar obstáculos. No entanto, a pesquisa era muito mais ampla em seu cerne — visava criar soluções promissoras para interfaces seguras entre o cérebro vivo e um computador.

Fonte da imagem: AI generation Grok 3/3DNews

O cultivo de tecido nervoso vivo a partir de células-tronco humanas não é novidade. O problema continua sendo a sua estimulação confiável e a criação do efeito de envelhecimento. A estimulação direta com corrente elétrica frequentemente leva a danos nos tecidos. Além disso, é difícil alcançar a biocompatibilidade total com diversos substratos condutores, o que também prejudica o desenvolvimento e o funcionamento do tecido nervoso. Como opção, a estimulação totalmente segura com luz é possível, mas só é viável com a modificação genética do tecido nervoso cerebral. Nesse caso, a distância entre os tecidos nervosos e os humanos é ainda maior.

Por fim, a questão do envelhecimento acelerado de organoides continua sendo importante para o trabalho científico – necessário para testar medicamentos e estudar doenças cerebrais. Esperar pelo envelhecimento natural do tecido nervoso é muito longo. Um novo estudo conduzido nos EUA por cientistas da Universidade da Califórnia em San Diego, em conjunto com a empresa NeurANO Bioscience, levou à criação de uma plataforma biocompatível promissora para o cultivo, estimulação e maturação acelerada de organoides cerebrais.

O resultado do trabalho foi a plataforma GraMOS. Nesse caso, o organoide é colocado sobre uma folha atomicamente fina de grafeno, e a estimulação é realizada por pulsos de luz. A interação dos fótons com o grafeno excita correntes elétricas fracas, que estimulam tanto o crescimento quanto a atividade dos neurônios do organoide.

«”É como dar um pequeno empurrão para que cresçam mais rápido. Isso é necessário para estudar doenças relacionadas à idade em laboratório”, disse Elena Molokanova, autora do trabalho e diretora-chefe da Nanotools Bioscience. Como a estimulação acelera o crescimento dos neurônios, os cientistas acreditam que isso os ajudará a estudar doenças e testar medicamentos mais rapidamente.

«“Nossa tecnologia preenche uma lacuna crítica na pesquisa de organoides”, disse Alex Savchenko, CEO da Nanotools Bioscience e coautor do estudo. “Ela oferece uma maneira robusta e reprodutível de ativar neurônios que pode transformar tanto a neurociência fundamental quanto a pesquisa aplicada.”

Como demonstração prática da plataforma, um organoide cerebral de grafeno foi incorporado a um cão robótico. Depois disso, ele aprendeu a identificar obstáculos e evitá-los em 50 ms. Uma implementação puramente eletrônica de comportamento semelhante exigiria arquitetura e programação mais complexas, enquanto o “cérebro” aprendia com seus erros e desenvolvia conexões neurais de forma independente para resolver problemas de navegação.