Un grupo de investigadores de China ha creado un dispositivo en papel que imita la señalización electroquímica en el cerebro humano.

El transistor de película delgada (TFT) ha sido diseñado para replicar la unión entre dos neuronas, conocida como sinapsis biológica, y podría convertirse en un componente clave en el desarrollo de redes neuronales artificiales, que podría utilizarse en una variedad de campos, desde la robótica hasta el procesamiento informático.

El TFT, que se ha presentado hoy en la revista Nanotecnología , es el último dispositivo fabricado en papel, hacer que la electrónica sea más flexible, más barato de producir y respetuoso con el medio ambiente.

El TFT sináptico artificial consistió en óxido de indio y zinc (IZO), como electrodo de canal y de puerta, separados por una película de 550 nanómetros de espesor de electrolito de dióxido de silicio nanogranular, que se fabricó mediante un proceso conocido como deposición química de vapor.

El diseño era específico para el de una sinapsis biológica, una pequeña brecha que existe entre las neuronas contiguas por las que pasan las señales químicas y eléctricas. Es a través de estas sinapsis que las neuronas pueden transmitir señales y mensajes por el cerebro.

Todas las neuronas son eléctricamente excitables, y puede generar un "pico" cuando el voltaje de la neurona cambia en cantidades suficientemente grandes. Estos picos hacen que las señales fluyan a través de las neuronas, lo que hace que la primera neurona libere sustancias químicas, conocidos como neurotransmisores, a través de la sinapsis, que luego son recibidos por la segunda neurona, pasando la señal.

Similar a estos picos de salida, los investigadores aplicaron un pequeño voltaje al primer electrodo de su dispositivo, lo que provocó que los protones, que actuaban como neurotransmisores, de las películas de dióxido de silicio migraran hacia el canal IZO opuesto.

Como los protones tienen carga positiva, esto provocó que los electrones cargados negativamente fueran atraídos hacia ellos en el canal IZO, lo que posteriormente permitió que una corriente fluyera a través del canal, imitando la transmisión de una señal en una neurona normal.

A medida que pasan más y más neurotransmisores a través de una sinapsis entre dos neuronas en el cerebro, la conexión entre las dos neuronas se vuelve más fuerte y esto forma la base de cómo aprendemos y memorizamos cosas.

Este fenómeno, conocida como plasticidad sináptica, fue demostrado por los investigadores en su propio dispositivo. Descubrieron que cuando se aplicaban dos voltajes cortos al dispositivo en un corto espacio de tiempo, el segundo voltaje pudo activar una corriente mayor en el canal IZO en comparación con el primer voltaje aplicado, como si hubiera "recordado" la respuesta del primer voltaje.

Autor para correspondencia del estudio, Qing Wan, de la Facultad de Ciencias e Ingeniería Electrónica, Universidad de Nanjing, dijo:'Una sinapsis basada en papel podría usarse para construir redes neuronales artificiales livianas y biológicamente amigables, y, al mismo tiempo, con las ventajas de flexibilidad y biocompatibilidad, podría utilizarse para crear la interfaz perfecta entre organismo y máquina para muchas aplicaciones biológicas ”.