Gli ingegneri della Northwestern University, negli Stati Uniti, hanno sviluppato neuroni artificiali in grado di interagire con successo con cellule cerebrali viventi. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista scientifica Nature Nanotechnology.
L’innovazione nel dettaglio
Questi nuovi dispositivi sono neuroni artificiali realizzati mediante una tecnica di stampa a getto di aerosol. La tecnologia prevede l'applicazione di «inchiostri elettronici» — materiali speciali per la stampa di circuiti — con estrema precisione su specifiche aree di un supporto polimerico flessibile. Grazie a questo metodo, i dispositivi risultano morbidi e presentano proprietà fisiche molto simili a quelle dei tessuti biologici.
La differenza fondamentale di questa invenzione risiede nella capacità di generare segnali elettrici complessi, analoghi a quelli emessi dai neuroni reali. A differenza della maggior parte delle versioni artificiali che producono impulsi semplici, questi nuovi neuroni riproducono diversi tipi di attività: picchi singoli, sequenze di segnali e schemi intermittenti.
Il meccanismo di funzionamento
Gli scienziati hanno trasformato una caratteristica del polimero in un punto di forza. Solitamente, nei sistemi neuromorfici, questo materiale viene rimosso perché ostacola il passaggio della corrente elettrica. In questo caso, invece, il polimero viene parzialmente degradato e, al passaggio della corrente, continua a scomporsi in modo non uniforme. Il risultato è la formazione di un sottile canale conduttivo che genera una risposta elettrica netta, ricalcando perfettamente il funzionamento di un vero neurone.
La prova dell’efficacia
Per verificare l’effettiva integrazione tra i neuroni artificiali e il tessuto vivente, i ricercatori hanno condotto dei test su fette di cervelletto di topo. I segnali elettrici emessi dai neuroni artificiali hanno innescato una reazione in quelli naturali, mostrando una coincidenza non solo temporale ma anche nella forma degli impulsi. Ciò dimostra che i dispositivi possono effettivamente attivare i circuiti neuronali biologici.
I vantaggi della tecnologia
I neuroni stampati si distinguono per un’elevata efficienza energetica. Grazie alla varietà di segnali che possono emettere, un singolo neurone di questo tipo è in grado di codificare più informazioni rispetto ai comuni neuroni artificiali impiegati negli attuali sistemi di calcolo. Questo permette di ridurre il numero di componenti necessari e i consumi energetici rispetto ai più recenti modelli di IA, che richiedono potenze di calcolo enormi.
La tecnica di stampa, inoltre, riduce la produzione di scarti, poiché i materiali vengono depositati esclusivamente dove necessario. Di conseguenza, i dispositivi risultano relativamente economici e semplici da produrre su larga scala.
Prospettive future
Gli autori dello studio ritengono che i neuroni stampati possano costituire la base per:
- nuove tipologie di neurointerfacce;
- neuroprotesi destinate al ripristino dell'udito, della vista o della mobilità;
- sistemi informatici basati su principi operativi vicini a quelli del cervello umano.
Le tecnologie capaci di interagire direttamente con i neuroni potrebbero accelerare l'integrazione tra tessuti viventi e sistemi elettronici. I dispositivi smetteranno di essere percepiti come elementi «esterni» al corpo, funzionando invece come una naturale estensione del sistema nervoso. Questo cambierà radicalmente l’approccio alla cura delle malattie neurologiche e al recupero delle funzioni organiche.
Questi nuovi neuroni possono codificare una maggiore quantità di informazioni a livello di singolo elemento, riducendo potenzialmente il numero complessivo di componenti necessari in un sistema. Tale progresso apre la strada a dispositivi più compatti e dai costi contenuti. Se la tecnologia venisse scalata, i calcoli complessi potrebbero diventare più accessibili per la medicina e le piccole imprese, favorendo una diffusione dell’IA oltre i confini dei grandi colossi tecnologici.
Il contesto: perché è cruciale oggi
L'intelligenza artificiale richiede una quantità di energia sempre maggiore: l'espansione dei modelli e dei dati aumenta la pressione sui data center, sui loro sistemi di raffreddamento e sulle reti elettriche. Questa sta diventando una sfida non solo tecnologica, ma anche ecologica.
Nell'elettronica classica, l'efficienza viene migliorata aumentando il numero di transistor e ottimizzando l'architettura dei chip, ma questo approccio sta raggiungendo i propri limiti fisici ed economici. Gli scienziati sono alla ricerca di alternative ispirandosi al cervello biologico, ovvero uno dei «dispositivi di calcolo» più efficienti in natura, capace di elaborare informazioni complesse con consumi energetici bassissimi. Il tentativo di replicare questi principi biologici nell'elettronica è noto come calcolo neuromorfico.
Tali soluzioni stanno già uscendo dai laboratori di ricerca. Nel febbraio 2026, in Texas, è stato inaugurato un centro specializzato che utilizza sistemi che imitano il funzionamento dei neuroni per eseguire operazioni di calcolo.
Questo sviluppo segna una tappa fondamentale nell'evoluzione delle neurointerfacce e del calcolo ad alta efficienza di nuova generazione, unendo i progressi della bioingegneria, dell'elettronica e delle neuroscienze.
