La robótica biohíbrida combina materiales biológicos vivos, como células vegetales y animales o insectos, con componentes sintéticos para crear entidades en parte vivas y en parte artificiales. En esta ocasión, los científicos han utilizado micelios de hongos

Al aprovechar las señales eléctricas innatas del micelio, los investigadores de la Universiad de Cornell, en Nueva York, descubrieron una nueva forma de controlar robots "biohíbridos" que potencialmente pueden reaccionar a su entorno mejor que sus homólogos puramente sintéticos.

 

 

El estudio “Sensorimotor Control of Robots Mediated by Electrophysiological Measurements of Fungal Mycelia" fue publicado el pasado 28 de agosto en la revista Science Robotics, cuyo autor principal es Anand Mishra, investigador asociado en el Laboratorio de Robótica Orgánica dirigido por Rob Shepherd, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en Cornell Engineering, y autor principal del proyecto. "Este artículo es el primero de muchos que utilizarán el reino fúngico para proporcionar sensores ambientales y señales de comando a los robots para mejorar sus niveles de autonomía", afirmaba Shepherd. “Al cultivar micelio en la electrónica de un robot, pudimos permitir que la máquina biohíbrida detecte y responda al entorno. En este caso utilizamos la luz como insumo, pero en el futuro será química. El potencial de los futuros robots podría ser detectar la química del suelo en cultivos en hileras y decidir cuándo agregar más fertilizante, por ejemplo, tal vez mitigando los efectos posteriores de la agricultura, como la proliferación de algas nocivas”.

 

Al diseñar los robots del mañana, los ingenieros han tomado muchas de las señales del reino animal, con máquinas que imitan la forma en que se mueven los seres vivos, perciben su entorno e incluso regulan su temperatura interna mediante la transpiración. Algunos robots han incorporado material vivo, como células de tejido muscular, pero esos complejos sistemas biológicos son difíciles de mantener sanos y funcionales. Después de todo, no siempre es fácil mantener vivo a un robot. Los micelios son la parte vegetativa subterránea de los hongos y tienen una serie de ventajas. Pueden crecer en condiciones difíciles. También tienen la capacidad de detectar señales químicas y biológicas y responder a múltiples entradas.

 

“Si piensas en un sistema sintético, digamos, cualquier sensor pasivo, simplemente lo usamos para un propósito. Pero los sistemas vivos responden al tacto, responden a la luz, responden al calor, responden incluso a algunas incógnitas, como señales”, dijo Mishra. “Por eso pensamos, está bien, si quisieras construir robots del futuro, ¿cómo podrían funcionar en un entorno inesperado? Podemos aprovechar estos sistemas vivos y, ante cualquier entrada desconocida, el robot responderá a ella”.

 

Sin embargo, encontrar una manera de integrar hongos y robots requiere algo más que conocimientos de tecnología y habilidades verdes. "Hay que tener experiencia en ingeniería mecánica, electrónica, algo de micología, algo de neurobiología, algún tipo de procesamiento de señales", dijo Mishra. "Todos estos campos se unen para construir este tipo de sistema".

 

Mishra colaboró ​​con una variedad de investigadores interdisciplinarios. Consultó con Bruce Johnson, investigador asociado senior en neurobiología y comportamiento, y aprendió a registrar las señales eléctricas que se transportan en los canales iónicos similares a las neuronas en la membrana del micelio. Kathie Hodge, profesora asociada de patología vegetal y biología de microbios vegetales en la Escuela de Ciencias Vegetales Integrativas de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida, le enseñó a Mishra cómo cultivar cultivos de micelio limpios, porque la contaminación resulta ser todo un desafío cuando se pegar electrodos en hongos.

 

El sistema desarrollado por Mishra consta de una interfaz eléctrica que bloquea las vibraciones y las interferencias electromagnéticas y registra y procesa con precisión la actividad electrofisiológica del micelio en tiempo real, y un controlador inspirado en generadores de patrones centrales, una especie de circuito neuronal. Básicamente, el sistema lee la señal eléctrica bruta, la procesa e identifica los picos rítmicos del micelio, luego convierte esa información en una señal de control digital, que se envía a los actuadores del robot.

 

Se construyeron dos robots biohíbridos: un robot blando con forma de araña y un robot con ruedas. Los robots completaron tres experimentos. En el primero, los robots caminaron y rodaron, respectivamente, como respuesta a los picos continuos naturales en la señal del micelio. Luego, los investigadores estimularon a los robots con luz ultravioleta, lo que les hizo cambiar su forma de andar, demostrando la capacidad del micelio para reaccionar a su entorno. En el tercer escenario, los investigadores pudieron anular por completo la señal nativa del micelio. Las implicaciones van mucho más allá de los campos de la robótica y los hongos. "Este tipo de proyecto no se trata sólo de controlar un robot", dijo Mishra.“Se trata también de crear una verdadera conexión con el sistema vivo. Porque una vez que escuchas la señal, también entiendes lo que está pasando. Quizás esa señal provenga de algún tipo de estrés. Entonces estás viendo la respuesta física, porque esas señales no podemos visualizarlas, pero el robot está haciendo una visualización”.

 

Fuente: https://news.cornell.edu

 

 

 

 

 

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