Este robô rastreador é feito com cérebro e células musculares vivas

É uma visão bizarra: com uma pequena explosão de luz, um robô em forma de esponja se espalha por uma superfície de azulejos. Virou de costas, ele se contrai repetidamente como se estivesse fazendo abdominais. Ao mexer com a frequência da luz, os cientistas podem mudar a rapidez com que o bicho estranho se move-e quanto tempo precisa “descansar” depois de um longo rastreamento. Os robôs do Soft não são novidade, mas o bot esponjoso se destaca, pois mistura músculos vivos e células cerebrais com um esqueleto e eletrônicos sem fio impressos em 3D. Os neurônios, geneticamente alterados para responder à luz, desencadeiam os músculos vizinhos a contrair ou libertar. Aquilo que o robô rasteja é divertido, mas o principal objetivo do estudo é ver se um robô bio-híbrido pode formar uma espécie de “mente” biológica duradoura que direciona o movimento. Os neurônios são células especialmente sensíveis que param rapidamente de funcionar ou até morrem fora de um ambiente cuidadosamente controlado. Usando amalgamações semelhantes a blob de diferentes tipos de neurônios para direcionar os músculos, os bots de esponja mantiveram sua capacidade de rastejar por mais de duas semanas. Os cientistas construíram bots bio-híbridos que usam eletricidade ou luz para controlar células musculares. Alguns imitam nadar, caminhar e agarrar movimentos. A adição de neurônios pode ajustar ainda mais sua atividade e flexibilidade e até conceder uma espécie de memória a tarefas repetidas. Esses robôs bio-híbridos oferecem uma maneira única de estudar movimento, distúrbios de movimento e desenvolvimento de medicamentos sem animais de laboratório. Como seus componentes são frequentemente compatíveis com corpos vivos, eles podem ser usados ​​para diagnóstico, administração de medicamentos e outros cenários médicos. Saixa, mas poderosa a palavra robô geralmente evoca imagens do T-800 do Terminator. Os robôs macios têm o potencial de ser muito mais flexíveis e ágeis. Ser capaz de se deformar levemente permite que os pequenos espaços, monitorem ecossistemas frágeis como recifes de coral, explorem o mar profundo e potencialmente serpenteiam pelo corpo com danos mínimos aos tecidos circundantes. Além dos materiais e mecanismos sintéticos, outra maneira de construir robôs macios é inspirada pela natureza. De baleias azuis a roedores e humanos – todos dependem de máquinas biológicas semelhantes para se mover. Os neurônios motores nos músculos recebem direções do cérebro e da medula espinhal. Eles então liberam produtos químicos que desencadeiam os músculos para contrair ou relaxar. O processo é eficiente em termos de energia e se adapta rapidamente a mudanças repentinas no ambiente – como pisar em uma porta inesperada em vez de tropeçar. Embora os robôs de hoje estejam ficando mais ágeis, eles ainda lutam com minas terrestres inesperadas em terrenos irregulares. A adição de junções neuromusculares pode levar a robôs mais precisos e eficientes. Os cientistas combinaram as células e o cérebro com um esqueleto artificial para fazer um robô macio que pudesse agarrar suas barbatanas e percorrer uma piscina. Houve uma surpresa também – as junções entre os dois tipos de células desenvolveram sinapses elétricas. Geralmente, os neurônios liberam produtos químicos para direcionar os movimentos musculares. Essas conexões são chamadas sinapses químicas. Embora as redes elétricas sejam mais rápidas, elas geralmente são menos adaptáveis. Back to Basics O novo estudo teve como objetivo criar sinapses químicas nos robôs. A equipe primeiro 3D imprimiu um esqueleto em forma de aproximadamente como uma figura oito, mas com uma seção intermediária mais ampla. Cada lado formava uma calha com um lado um pouco mais profundo que o outro. As calhas pretendiam funcionar como pernas. Os pesquisadores então incorporaram células musculares de camundongos em um gel nutritivo contido em cada calha. Após cinco dias, as células formaram lascas de músculo capazes de contrair por toda a perna. O “cérebro” do robô estava na parte média da Figura oito. A equipe fabricou pequenas bolhas de tecido neural, chamadas neuroesferas, fora das células -tronco geneticamente projetadas para serem ativadas com luz. Os blobs continham uma mistura de células cerebrais, incluindo neurônios motores para controlar os músculos. As neuroesferas conectadas ao tecido muscular dias após o transplante. As células formaram junções neuromusculares semelhantes em forma e função aos de nossos corpos, e os robôs bio -híbridos começaram a bombear produtos químicos que controlam a função muscular. Então veio um toque eletrônico. A equipe adicionou um cubo para detectar pulsos de luz sem fio, colher energia e dirigir cinco pequenas luzes micro-lideradas para alterar a atividade das células cerebrais e traduzi-la em movimento. O robô se moveu na velocidade da tartaruga, aproximadamente 0,8 milímetros por minuto. No entanto, as pernas se contraíram em conjunto ao longo dos ensaios, sugerindo que os neurônios e os músculos formaram uma espécie de sincronia em suas conexões. Surpreendentemente, alguns bots continuavam se movendo mesmo depois de desligar a luz, enquanto outros bots “zumbis” se moviam espontaneamente por conta própria. A equipe ainda está investigando por que isso acontece. Mas as diferenças no desempenho eram esperadas – a vida componentes são muito menos controláveis ​​do que as partes inorgânicas. Após o treino difícil, os robôs também precisavam de intervalos. E quando virado de costas, as pernas se moveram por aproximadamente duas semanas, mas depois falharam. Provavelmente, isso se deve a um acúmulo de toxinas metabólicas, que se acumulam gradualmente dentro dos robôs, mas a equipe está procurando a causa raiz. Apesar de suas imperfeições, os bots são essencialmente construídos a partir de mini redes neurais e tecidos relacionados à eletrônica – cyborgs. Eles “fornecem uma plataforma valiosa para entender … os comportamentos emergentes de neurônios e junções neuromusculares”, escreveu a equipe. Os pesquisadores agora planejam explorar diferentes esqueletos e monitorar o comportamento para ajustar o controle. Adicionar recursos mais avançados, como feedback sensorial e uma variedade de estruturas musculares, pode ajudar os bots a imitar ainda mais a agilidade de nosso sistema nervoso. E múltiplos “centros neurais”, como nas criaturas do mar, podem controlar diferentes músculos em robôs que não se parecem nada conosco.

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