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Cientistas replicam célula e sinapses cerebrais usando água e sal

Por| Editado por Luciana Zaramela | 29 de Abril de 2024 às 14h31

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Utrecht University
Utrecht University

Em uma novidade no mundo das pesquisas, cientistas conseguiram simular as sinapses cerebrais no mesmo meio que o órgão utiliza — ou seja, em uma solução de água e sal. As funções neurológicas do cérebro foram imitadas e estudadas pela primeira vez, sendo um dos estudos pioneiros de um campo emergente chamado iontrônica, que combina eletrônica com biologia.

Os pesquisadores responsáveis são das Universidades de Utrecht, nos Países Baixos, e Sogang. na Coreia do Sul. Eles utilizaram íons (partículas carregadas) dissolvidos na água para transmitir os sinais entre os neurônios, da mesma maneira que o cérebro faz.

Como imitar um cérebro na água e sal

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Para conseguir processar informação, o cérebro precisa de uma habilidade importante — a plasticidade sináptica. Isso quer dizer que os neurônios conseguem ajustar a força das conexões entre si em resposta ao histórico de estímulos recebidos.

Para simular isso, os cientistas usaram um memristor (resistor de memória), equipamento iontrônico que “se lembra” da carga elétrica que já passou por ele, aproximando a ciência da capacidade de gerar sistemas artificiais capazes de imitar o órgão pensante humano.

Todo o sistema é composto por um cone com solução de água e sal no seu interior, com o memristor tendo 150 micrômetros por 200 micrômetros, o equivalente à largura de três fios de cabelo lado a lado. Impulsos elétricos fazem íons passearem pelo canal em forma de cone, com as variações na carga elétrica causando variações nos movimentos dos íons.

Assim, as mudanças no modo como as sinapses conduzem eletricidade podem ser medidas e decodificadas para entendermos qual foi o estímulo recebido, representando um tipo de memória. 

Embora a iontrônica seja um campo da ciência que ainda está "engatinhando", a pesquisa já pôde mostrar que a maneira com que o tamanho dos canais afeta a retenção de memória do memristor indica que podemos fabricar canais específicos para realizar tarefas diferentes, como acontece no cérebro.

A produção do equipamento é rápida e barata, e poderá ser aplicada para diversos fins no futuro. Sinapses artificiais conseguem processar informações complexas, mas provar que o mesmo é possível em um meio idêntico ao do cérebro é muito importante. É um ótimo sinal do que a junção entre física experimental e teórica pode proporcionar, nas palavras dos próprios cientistas responsáveis.

Fonte: PNAS Physics, Utrecht University