O
desenvolvimento tecnológico da medicina não está só em criar máquinas e
instrumentos para diagnóstico, mas também em utilizar o conhecimento sobre o
Corpo humano para criar melhores máquinas. Já existem pesquisas sobre
computadores à base de DNA e existem outras para criarem computadores com
neurônios, os Neurocomputadores.
Conheça
um pouco mais sobre os neurocomputadores e como eles podem ajudar no
desenvolvimento da medicina e dos implantes médicos.
A
humanidade está em constante busca para se tornar melhor do que já é. Um dos
caminhos encontrados é o desenvolvimento tecnológico. Através dele, conseguimos
criar métodos de melhorar nossa relação com a natureza. A medicina é uma área
que se beneficia bastante desse desenvolvimento tecnológico e nós nos
beneficiamos com isso também.
O
desenvolvimento tecnológico da medicina não está só em criar máquinas e
instrumentos para diagnóstico, mas também em utilizar o conhecimento sobre o
corpo humano para criar melhores máquinas. Já existem pesquisas sobre
computadores à base de DNA e existem outras para criarem computadores com
neurônios, os neurocomputadores.
Computadores à base de Neurônios
O
cérebro é um órgão computacional, ou seja, ele processa informações e calcula
resultados tal qual um computador. Enquanto os computadores funcionam à base de
microchips de silício, o cérebro funciona a base de neurônios interligados.
Os
microchips de silício processam informações de forma linear, ou seja, recebem
uma informação de um lado e devolvem uma informação de outro lado. Esses chips
então são conectados linearmente e essa cadeia de processamento é o que faz o
computador funcionar.
O
cérebro humano funciona de uma forma ligeiramente diferente. Ele também recebe
a informação de um lado e devolve outra informação de outro. Essa informação de
entrada pode ser um estímulo de algum dos sentidos, como por exemplo, a visão,
enquanto a informação de saída pode ser a instrução para movimentar um músculo.
A diferença está que a relação entre os neurônios não é linear como nos
computadores, mas acontece em uma rede múltipla, conhecida como Rede Neural.
O comportamento dos neurônios
Um
neurônio é a menor unidade funcional do cérebro, sendo ele uma célula como
qualquer outra do corpo. Ele sozinho é capaz de um microprocessamento suficiente
para formar idéias, imagens e provocar ações. É claro que para comportamentos
complexos, um neurônio só não é suficiente, sendo necessário um conjunto
relativamente grande deles. Mas, para termos uma idéia, um neurônio apenas é
suficiente para provocar um movimento de um músculo ou para sentir uma picada
de mosquito.
O
corpo de um neurônio é igual a qualquer outro corpo celular do corpo, com
núcleo, DNA e organelas como a mitocôncria. O que diferencia o neurônio das
outras células são a presença de dentritos, ou pequenos braços que recebem
informação de outros neurônios, e dos axônios, ou um grande braço que envia
informações para outros neurônios.
Os
neurônios se comunicam entre si através de sinapses, um espaço microscópico
entre uma terminação de um axônio e de um dentrito. Nesse espaço um axônio
emite uma pequena molécula química chamada de neurotransmissor e o dentrito
recebe, transformando essa informação química em um impulso elétrico que passa
para o corpo do neurônio e depois é retransmitido para outras células através
de seu axônio.
Cada
neurônio pode ser visto como um microchip independente, pois ele recebe
informações de entrada e devolve uma informação de saída para outro neurônio.
Pensando nisso, cientistas resolveram criar microchips com portas lógicas à
base de neurônios.
Como funcionam as portas lógicas e as
portas lógicas neuronais?
Cada
porta lógica processa um tipo de informação. Elas recebem dois estímulos e
devolvem um tipo de resposta. A porta lógica mais comum é a porta AND. Caso ela
receba dois estímulos em sua entrada, ela devolve um estímulo de saída. Caso
contrário, ela não devolve nenhuma informação. Todas essas informações são em
base binária, ou seja, em 0 ou 1.
As
portas lógicas neuronais funcionariam de forma semelhante. Mas, ao invés de
utilizar o processamento de um neurônio, utiliza-se de três. Dois deles recebem
a informação e um terceiro devolve o resultado. Se esse terceiro neurônio
receba o estímulo de ambos neurônios de entrada, ele apresenta uma resposta
reconhecida pelo sistema como um 1. Caso contrário, não é emitido nada e o
sistema reconhece isso como um 0.
Fonte: Elisha Moses Lab
É
com base nessas portas lógicas neuronais que são desenvolvidos os
neurocomputadores. Várias portas lógicas diferentes formam um microchip e com
vários microchips formam as placas e processadores. Eles seriam como os
computadores normais, mas trocariam os microchips de silício por microchips de
neurônios.
Para que servem os neurocomputadores?
Ainda
não se sabe sobre o poder de processamento dos neurocomputadores, pois nenhum
ainda foi completamente construído, mas estima-se que eles não serão mais
potentes que os de silício. Sabe-se também que a velocidade de processamento
dos neurocomputadores não é tão grande. Porém, como os neurônios conseguem
formar redes neurais, é possível ter vários processamentos simultâneos.
Mas
a grande vantagem deles seria sua aplicação na medicina. Atualmente existem
diversas pesquisas médicas que tentam relacionar o corpo humano a máquinas.
Talvez o mais comum deles seja o implante coclear.
Próteses tradicionais e as próteses
neurais
Um
implante coclear, como outras próteses neuronais, são pequenas máquinas ligadas
ao corpo para exercer o funcionamento de um órgão que não funciona
corretamente. No caso do implante coclear, um pequeno computador é implantado
atrás da orelha para substituir o funcionamento da cóclea disfuncional. Ele
capta os sons do ambiente e transforma em impulsos elétricos que estimulam as
terminações nervosas presentes no ouvido interno da pessoa, substituindo assim
as funções da cóclea natural.
Acontece
que tanto esse, quanto outros implantes bioelétricos não possuem uma boa
interface de relação com o corpo. Eles partem do pressuposto que o cérebro
funciona a partir de impulsos elétricos e utiliza-se de estimulação elétrica
nos neurônios de entrada do corpo para estimular o cérebro e fazer ele
acreditar que o órgão realmente está lá ou está funcionando.
É
justamente aí que um biochip ou um neurocomputador poderia entrar. Por seu
circuito ser formado a partir de neurônios, a relação do computador da prótese
com o corpo pode ser feita com uma interface muito mais natural. O chip de
saída pode emitir o neurotransmissor necessário para estimular corretamente o
neurônio do corpo. Com isso, pode-se criar computadores capazes de controlar
braços e pernas postiças e esses serem controlados corretamente pelo cérebro do
paciente através de uma interface de um neurocomputador.
Outras aplicações fora da medicina
Um
chip de silício é capaz de um processamento em velocidade centenas de vezes
maior que um chip neural, porém, este é capaz de processamentos paralelos ou
simultâneos, algo que um chip de silício não consegue. Para processamentos
únicos, a vantagem seria dos processadores tradicionais, porém para cálculos
mais complexos, os neurocomputadores seriam muito mais eficientes e poderiam
levar muito menos tempo que os computadores tradicionais.
Por
poderem ser organizados em redes neurais, os neurocomputadores são capazes de
aprendizado, ou seja, podem corrigir seus erros através da experiência. Assim,
quanto mais se usa um neurocomputador, menos erros ele comete. Isso melhoraria
e muito sua utilização, inclusive em computadores pessoais.
Uma
grande vantagem dos neurocomputadores é dificuldade de se contrair os tão
temíveis vírus de computador. Vírus são softwares com funcionamento autônomo.
Os programas em neurocomputadores não seriam instalados, mas sim aprendidos.
Isso dificulta que um neurocomputador bem treinado aprenda a programação de um
vírus.
Conclusão
Apesar
de tudo isso, os avanços nas pesquisas dessa área são promissoras. Talvez suas
melhores aplicações não sejam para o uso pessoal ou para você rodar seus jogos
favoritos, mas sim para melhorar a qualidade de vida das pessoas propiciando
próteses mais ergonômicas e controláveis e implantes que melhorem ou substituam
sentidos deteriorados. Mas, como toda nova tecnologia, é necessário bastante
tempo, estudo e pesquisas para saber até onde podemos ir com ela.