Dispositivo robótico con capacidades neurológicas

En un trabajo que combina una comprensión profunda de la biología de los animales de cuerpo blando como las lombrices de tierra con los avances en materiales y tecnologías electrónicas, los investigadores han desarrollado un dispositivo robótico que contiene un transistor extensible que permite la función neurológica.

Cunjiang Yu, profesor asociado de Ingeniería Mecánica Bill D. Cook en la Universidad de Houston, dijo que el trabajo representa un paso significativo hacia el desarrollo de prótesis que podrían conectarse directamente con los nervios periféricos en los tejidos biológicos, ofreciendo una función neurológica a las extremidades artificiales. así como hacia avances en neurorobots blandos capaces de pensar y emitir juicios. Yu es el autor correspondiente de un artículo que describe el trabajo, publicado en Science Advances.

También es investigador principal del Centro de Superconductividad de Texas en la Universidad de Houston.

“Cuando se toca la piel humana, se siente”, dijo Yu para describir las capacidades humanas que el nuevo dispositivo puede imitar. “La sensación se origina en el cerebro, a través de las vías neuronales desde la piel hasta el cerebro”.

Los hallazgos tienen implicaciones para la neuroprotésica, así como para la computación neuromórfica, una tecnología emergente con el potencial de permitir el procesamiento de información de alto volumen utilizando pequeñas cantidades de energía a través de dispositivos que imitan el comportamiento eléctrico de las redes neuronales.

Inspirado en la naturaleza

Inspirados por la naturaleza, los investigadores diseñaron transistores sinápticos artificiales, es decir, transistores que funcionan de manera similar a las neuronas, que continúan funcionando incluso después de estirarse hasta en un 50%. Si bien la función neurológica resultante es menos sofisticada que la exhibida por sus contrapartes vivas, dijeron que marca un primer paso importante hacia sistemas de ingeniería más potentes en el futuro.

El transistor, descrito por los investigadores como que tiene características de estiramiento similares a las de una banda elástica, exhibió funciones similares a las de las sinapsis biológicas, incluido el potencial postsináptico excitador, la corriente, la facilitación y la memoria a corto plazo y la memoria a largo plazo.

El neurorobot suave estaba equipado con una piel sensorial táctil integrada neurológicamente, lo que le permitía sentir la interacción con el entorno externo y responder en consecuencia. “El neurorobot detecta golpes físicos y locomota de forma adaptativa de manera programada a través de señales codificadas en la memoria de sinapsis”, escribieron los investigadores.

Enlace al trabajo de investigación: Hyunseok Shim, Kyoseung Sim, Faheem Ershad, Pinyi Yang, Anish Thukral, Zhoulyu Rao, Hae-Jin Kim, Yanghui Liu, Xu Wang, Guoying Gu, Li Gao, Xinran Wang, Yang Chai, Cunjiang Yu. Stretchable elastic synaptic transistors for neurologically integrated soft engineering systems. Science Advances, 2019