Un grupo de investigadores ha encontrado una nueva forma de realizar experimentos con neuronas biológicas in vitro mediante el uso de organoides cerebrales humanos. Estos organoides, que suman un total de 16, se utilizan con el objetivo de desarrollar el primer procesador vivo del mundo y se pueden acceder de manera remota a través de una plataforma en línea por un coste de 500 dólares mensuales para universidades e instituciones educativas.
La plataforma fue desarrollada por FinalSpark, una startup suiza de biocomputación, que informa que más de 36 universidades han mostrado interés en utilizar su plataforma. FinalSpark destaca los significativos ahorros energéticos que podría ofrecer en el entrenamiento y operación de grandes redes neuronales artificiales, como las que se usan en modelos de lenguaje de gran escala. No obstante, este logro aún está en sus primeras fases y, según el cofundador Fred Jordan, alcanzar una meta tan ambiciosa solo se puede lograr mediante la colaboración internacional.
El componente biológico utiliza organoides del prosencéfalo derivados de células madre pluripotentes inducidas. Según un artículo publicado en la revista científica Frontiers, estos organoides pueden sobrevivir durante años y contienen neuronas, oligodendrocitos y astrocitos característicos de la región del prosencéfalo.
La Neuroplataforma permite la realización de experimentos electrofisiológicos a largo plazo en redes neuronales biológicas (BNNS), incluyendo el registro de la actividad neural, la provisión de estimulación eléctrica y el control del entorno durante más de 100 días. El objetivo de estos experimentos es programar las BNNS para realizar cálculos, de manera análoga al entrenamiento de redes neuronales artificiales.
El hardware incluye un sistema de matriz de microelectrodos para interactuar con los organoides del prosencéfalo, microfluidos para la entrega automatizada de medios, monitoreo ambiental y un sistema de luz UV para la liberación de neurotransmisores.
El software integra el control de los componentes de hardware, el registro de datos, algoritmos de detección de picos y una API en Python que permite experimentos complejos de ciclo cerrado e integración con librerías de aprendizaje automático.
Aunque los chips de silicio pueden soportar el uso durante años, las estructuras neuronales utilizadas en los bioprocesadores tienen una vida útil adecuada para experimentos que duran varios meses, según FinalSpark. Inicialmente, las matrices de microelectrodos (MEA) de la empresa solo duraban unas pocas horas, pero las mejoras en el sistema han extendido la vida útil de los organoides a aproximadamente 100 días.