Ciborgue com IA e células cerebrais humanas, funciona?

Tecnologia criada por cientistas pode marcar o início de uma nova era no aprendizado de máquina.

Já pensou em um mundo onde a inteligência artificial se junta com células cerebrais humanas? Isso até pode parecer estar distante no futuro, embora a tecnologia esteja avançando e surpreendendo à medida que o tempo passa. No entanto, esse cenário parece mais real e presente do que nunca.

Pesquisadores basicamente criaram um cérebro usando células-tronco e o conectaram com uma inteligência artificial, criando uma espécie de computador ciborgue. Apesar de ter alguns desafios pela frente, parece que estamos prestes a entrar numa nova era da tecnologia, onde humanos e inteligências artificiais se misturam do jeito que muitos idealizavam há décadas.

O primeiro computador híbrido

Computador ciborgue combinando ia e células cerebrais humanas realmente funciona. Tecnologia criada por cientistas pode marcar o início de uma nova era no aprendizado de máquina

Na década de 2010, pesquisadores começaram a desenvolver organoides cerebrais a partir de células-tronco. Portanto, já não é de hoje que sabemos o que essas células são capazes de fazer para revolucionar a área da saúde.

A tecnologia avançada de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC) está sendo usada para criar modelos 3D na tentativa de entender melhor as doenças neurológicas complicadas. Isso é super importante, principalmente porque os modelos de camundongos, mesmo quando melhorados com sequências humanizadas, não conseguem replicar totalmente as características da doença de Alzheimer. Então, esses organoides cerebrais, que basicamente são como “mini-cérebros” criados em laboratório, não só conseguem imitar o ambiente de um cérebro afetado pela doença degenerativa, mas também incluem partes importantes, como astrócitos, vasos sanguíneos e microglia desregulada, que são cruciais para entender como a doença progride. Além disso, eles também se mostram bastante úteis para pesquisa de novos medicamentos.

Agora, quando os juntamos com uma inteligência artificial, isso cria uma parceria super interessante na pesquisa computacional. Essa união não só melhora o que sabemos sobre condições neurológicas, mas também indica que estamos entrando numa fase bem empolgante na tecnologia de aprendizado de máquina. Pensando nisso, pesquisadores da Universidade de Indiana Bloomington (UIB), nos Estados Unidos, conseguiram alcançar um feito e tanto ao cultivar um organoide cerebral a partir das células-tronco e justamente o unir a uma inteligência artificial.

Inicialmente com uma taxa de precisão de 51%, esse que seria um computador ciborgue criado e chamado de Brainoware, demonstrou um avanço constante nos testes e alcançou uma precisão de 78%, principalmente após um treinamento rigoroso. Basicamente, esses resultados indicam que o computador com IA pode ter a capacidade de aprender e se adaptar quando estimulado eletricamente. Sugere-se que a capacidade dele está associada à plasticidade neural, uma propriedade que destaca a capacidade dos neurônios em se reorganizarem em resposta a experiências ou lesões, o que é uma característica desejável para dispositivos de computação.

A aplicação na prática

Mas como tudo ocorreu na prática? Para fins de teste, o Brainoware foi submetido a uma tarefa de reconhecimento de fala, desafiado a identificar sons. Com 240 trechos de áudio de oito falantes que pronunciaram vogais japonesas, ele respondeu, e uma inteligência artificial foi treinada para prever o falante com base nos sinais neurais do organoide cerebral.

Além das proezas no reconhecimento de fala, ele também foi desafiado a prever o Mapa de Hénon, um modelo matemático conhecido por ser um pouco confuso. Surpreendentemente, o desempenho do Brainoware foi melhor até do que a técnica tradicional de regressão linear, que se usa para fazer previsões com base em informações conhecidas. Já para avaliar suas propriedades físicas gerais, foram realizados outros testes, incluindo processamento de informações espaciais e memória transitória. Elas foram feitas ao analisar a resposta das ONNs (Redes Neurais Artificiais) a estímulos de pulsos com diferentes tempos e voltagens, o que destacou uma tremenda versatilidade.

Além disso, o computador com IA também foi parte de um modelo de computação composto por camadas de entrada, um reservatório e uma camada de saída. Os cientistas construíram esse modelo colocando o organoide cerebral — que seria o tal “mini-cérebro” feito a partir de células-tronco humanas — em uma matriz cheia de eletrodos. Ele funcionou como o centro de processamento, mostrando diferentes células cerebrais e atividade elétrica. Os sinais foram enviados para o organoide pela camada de entrada, que transformou informações temporais em padrões elétricos ao longo do tempo.

Resultados

Em desafios mais complexos, o Brainoware superou métodos já conhecidos e evidenciou sua dependência vital do organoide. A falta dele resultou em uma pontuação zero na análise de regressão, o que evidenciou a importância crítica da contribuição do organoide para o funcionamento eficiente do sistema. O remodelamento da conectividade funcional durante o treinamento também indicou claramente a instigação do aprendizado não supervisionado. Isso significa que, durante o treinamento, as conexões entre as diferentes partes do mini-cérebro (organoide) foram alteradas, indicando que o processo de treinamento estava provocando uma forma de aprendizado onde o sistema se ajusta por conta própria, sem supervisão direta para cada mudança específica. Essa capacidade de adaptação é uma característica interessante no contexto do estudo.

Contudo, é importante ressaltar que apesar dos avanços promissores, a abordagem do computador humano ainda enfrenta desafios significativos, como era de se esperar de alguma forma, afinal, ainda estamos em fase de descobertas com inteligências artificiais. A geração e manutenção de organoides, o consumo de energia pelos periféricos, o uso de matrizes multieletródicas planas e rígidas, e a falta de ferramentas eficientes de gerenciamento de dados representam obstáculos a serem superados.

Ainda assim, diante desse cenário, vemos um futuro onde sistemas personalizados e eficientes, inspirados no cérebro, poderão ser desenvolvidos. Com interfaces cérebro-máquina avançadas e software de gerenciamento de dados aprimorado, a expectativa é alcançar maior aplicabilidade e precisão, moldando assim a próxima geração de tecnologias de inteligência artificial.

A IA com células cerebrais pode ser interpretada como o ponto de partida para o desenvolvimento de redes de biocomputação mais avançadas e bem mais inovadoras.

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