El cerebro humano es el ordenador más complejo y poderoso: alberga un promedio de 86.000 millones de neuronas y hasta 1.000 billones de sinapsis. Cada neurona está conectada a hasta 10.000 otras neuronas. En contraposición a las unidades físicamente separadas de los aparatos informáticos modernos, las neuronas sirven a la vez de procesadores y dispositivos de memoria.

Ahora, ha surgido un nuevo intento de hace que la informática se parezca literalmente cada vez más al cerebro: la creación viene del ingeniero Feng Guo de la Universidad de Indiana en Bloomington y no está exenta de polémica. Tal y como relatan desde Science Alert, se llama Brainoware y es un nuevo ordenador construido con organoides cerebrales humanos.

Según explican en su estudio, publicado en Nature Electronics, el invento utiliza tejido cerebral humano para procesar la información. Aunque es menos preciso una computadora de hardware puro que funcionaba con IA, constituye un gran avance para un nuevo tipo de arquitectura informática.

Los científicos alimentaron a Brainoware con tareas como reconocimiento de voz y problemas matemáticos como la predicción de ecuaciones no lineales.

Tejido cerebral humano cultivado en el laboratorio

En el laboratorio estos científicos cultivaron células madre pluripotentes humanas para que se desarrollaran en diferentes tipos de células cerebrales que se organizaban en minicerebros tridimensionales llamados organoides. Carecen de pensamiento, emoción o conciencia, sino que es tejido útil para estudiar el desarrollo y funcionamiento del tejido cerebral. 

La computadora se basa en organoides cerebrales conectados a una serie de microelectrodos de alta densidad, utilizando un tipo de red neuronal artificial conocida como computación de reservorio. La estimulación eléctrica lleva datos al organoide, el reservorio procesa la información y Brainoware escupe sus cálculos en forma de actividad neuronal.

Para las capas de entrada y salida, entrenadas para funcionar con el tejido cerebral, se utiliza hardware informático normal. 

En el experimento realizado para demostrar su funcionamiento, Brainoware recibió 240 clips de audio de ocho hablantes masculinos que emitían sonidos de vocales japonesas y le pidieron que identificara la voz de un individuo en concreto. Tras entrenar durante dos días, la computadora identificó al hablante con una precisión del 78%.

Otro de los retos que completó fue la predicción de un mapa de Hénon, un sistema dinámico que muestra un comportamiento caótico. Aprendió sin supervisión durante cuatro días y fue capaz de predecir el mapa con mayor precisión que una red neuronal artificial sin una unidad de memoria a corto plazo.

Aunque tiene una precisión ligeramente menor a las redes neuronales artificiales con una unidad de memoria a corto plazo, esas redes pasaron por 50 épocas de entrenamiento, mientras que Brainoware alcanzó casi los mismos resultados en menos del 10% del tiempo. 

Algunas de las limitaciones son mantener vivos y saludables los organoides o el alto nivel de energía que demanda la llamada computación neuromórfica. Además, varios científicos de la Universidad Johns Hopkins señalan en un comentario relacionado de Nature Electronics la importancia de tener en cuenta las consideraciones éticas para la expansión de esta tecnología.

Aunque pueden pasar muchas décadas antes de crear sistemas bioinformáticos a partir de este descubrimiento, la investigación tiene muchas implicaciones: podría ayudar a comprender mejor los mecanismos del aprendizaje, el desarrollo neuronal y las implicaciones cognitivas de las enfermedades neurodegenerativas.

Los autores también destacan que gracias a Brainoware, podrían desarrollarse modelos preclínicos de deterioro cognitivo para probar nuevas terapias.