En un futuro, estos procesadores podrán estar programados para paliar cualquier disfunción, al igual que los transplantes actuales

CARTAGENA (MURCIA), 24 Jun. (EUROPA PRESS) -

Investigadores del grupo de Diseño Electrónico y Técnicas de Tratamiento de Señal de la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) han conseguido que neuronas humanas logren controlar el movimiento de robots por primera vez en el mundo, según informó a Europa Press el investigador principal del proyecto, José Manuel Ferrández.

En vez de los habituales procesadores de silicio que equipan los robots, los investigadores de la UPCT los han sustituido por procesadores o cerebros biológicos que funcionan con neuronas humanas. Se trata de una experiencia que ya habían hecho otros grupos de investigación en el mundo con neuronas de ratas o de corteza, pero nunca antes con neuronas de origen humano.

De momento, los investigadores de la UPCT han logrado controlar el vector de dirección del robot. "Es un comportamiento muy básico: el robot anda en línea y, cuando detecta un obstáculo, cambia de dirección, pero está controlado con neuronas humanas biológicas, lo que es muy novedoso", resaltó Ferrández.

Y para controlar el robot, las neuronas emplean el autoaprendizaje a través de la experiencia, es decir, no están preprogramadas. Así, cuando el robot detecta un obstáculo, envía una información a las neuronas, que asimilan automáticamente que deben evitarlo en el futuro.

De esta forma, se trata de un aprendizaje de redes neuronales clásico, similar al que utilizan los seres humanos. "Nosotros vamos aprendiendo a través de la experiencia y, cuando tocamos fuego nos quemamos, por lo que sabemos que tenemos que evitar el fuego o tener cuidado al bajar unas escaleras después de caernos por ellas", afirmó Ferrández.

En este sentido, explicó que hay dos tipos de aprendizaje dentro de estos sistemas. Por una parte, el supervisado, en el que se le dice a la red neuronal cómo tiene que responder; y por otro lado, el no supervisado, en el que se le deja a la red neuronal que responda en función de la experiencia.

Al respecto, manifestó que este proyecto que desarrolla la UPCT, a conseguido que estos sistemas aprendan a través de la experiencia, sin necesidad de programarse con un patrón de conducta predeterminado. "Es la forma más natural que hay: los humanos, por ejemplo, cuando nacemos, no tenemos nada preprogramado", añadió.

APLICACIONES FUTURAS

De momento, la tecnología sólo permite a los investigadores estimular las neuronas con 60 electrodos aunque, en un futuro, lo deseable "es poderla estimular con 50.000 electrodos, pero la tecnología no lo permite todavía", precisó el investigador.

Ampliar el número de electrodos permitirá "mucha mayor precisión en el control de la dirección del robot, es decir, no es lo mismo controlarlo con 60 electrodos, que permite andar al robot en ocho direcciones, que estimular las neuronas con 50.000 electrodos, que lo hacen andar en función de los 360 grados que tiene una circunferencia", indicó.

Ferrández reconoció que el grupo de la UPCT está empezando ahora con esta investigación y a obtener resultados, por lo que va a ser presentado en convocatorias europeas para buscar financiación y colaboraciones con otras universidades que aporten sus puntos de vista.

En base a esta investigación, Ferrández pronosticó que, en un futuro, se "podrán hacer procesadores biológicos, por ejemplo, a partir de células madre o a partir de las propias neuronas o de las células del cordón umbilical". Esto permitiría "tener un sistema de tus propias células preprogramado para paliar cualquier disfunción".

"Estos procesadores biológicos, elaborados a partir de las propias células de un ser humano, se le podrían volver a implantar a su propietario para responder a las carencias que tenga el organismo, igual que te implantan un riñón o te implantan un hígado", matizó.

Incluso, en el terreno de la robótica, estos adelantos "pueden aplicarse para hacer sistemas que sean mucho más potentes que cualquier procesador". Y es que, un procesador puede tener del orden de 'x' transistores, pero un cerebro "tiene miles de millones de neuronas, es mucho más potente que cualquier microprocesador que haya hoy en día", afirmó Ferrández. Por si fuera poco, determinó que las neuronas "consumen menos que un microprocesador de silicio".

FUNCIONAMIENTO.

En el dispositivo que desarrollan los investigadores de la UPCT, la única intervención de los científicos se limita en enviar la señal que emite el robot hasta el tejido neuronal a través de pares de electrodos. "En ningún momento le decimos a las neuronas cómo tiene que actuar, sino que enviamos la señal que el robot emite cuando encuentra un obstáculo, y las neuronas saben que tienen que evitarlo", admitió.

Así, para que el sistema funcione, el robot envía información al ordenador que, a su vez, la transmite a las neuronas, que elaboran una respuesta y la remiten, de nuevo al ordenador. De esta forma, el computador "retorna la información al robot, y las neuronas ejercen el control en todo momento.

Las neuronas están situadas sobre un cristal que tiene por debajo una serie de electrodos que están conectados a un ordenador en el que los científicos pueden leer la información del dispositivo. A través de ellas, el robot envía la información con pulsos electrónicos de muy alta frecuencia y con pares de electrodos al tejido neuronal.

Así pues, la matriz de electrodos que hay debajo de las neuronas permite potenciar la respuesta de una zona de las neuronas. "Disparando más o menos con electrodos a una zona del tejido neuronal consigues controlar el comportamiento del robot", precisó el investigador.

Las neuronas que utilizan los investigadores de la UPCT se encuentran en el Instituto de Bioingeniería de la Universidad Miguel Hernández de la Universidad de Alicante, donde se encargan de su mantenimiento, ya que "tienen que tener su alimento, su oxigeno y su temperatura".

Para hacer uso de ellas, ingenieros de Cartagena se desplazamos hasta Alicante para programarlas y hacer el interfaz con el robot. Las neuronas físicas "están allí, nos las cuidan en el Instituto de Bioingeniería, nosotros nos vamos con nuestros robots y dispositivos para conectarlos con las neuronas", ratificó.

Las neuronas se crean de forma embrionaria en un cultivo que dura cuatro o cinco días, el tiempo necesario para que hagan sus conexiones y se reproduzcan entre sí. Cuando hay cerca de 200.000 ó 300.000 neuronas, entonces, los investigadores proceden con los patrones de estimulación "para que vayan aprendiendo".