Cientistas Imprimem em 3D Neurônios Artificiais Que Se Conectam a Células Vivas

E se fosse possível imprimir neurônios artificiais que se comunicam diretamente com o cérebro? Essa nova tecnologia pode revolucionar desde a inteligência artificial até o tratamento de doenças neurológicas, e o mais impressionante: já funciona em células reais.

O cérebro humano sempre foi uma das maiores inspirações para a ciência e a tecnologia. Ele consegue processar uma quantidade gigantesca de informações usando pouquíssima energia, algo que os computadores modernos ainda não conseguem igualar. Por isso, pesquisadores vêm tentando criar sistemas artificiais que imitem o funcionamento dos neurônios, as células responsáveis pela comunicação no cérebro.

Nesse contexto, surge uma inovação impressionante: neurônios artificiais que podem ser literalmente impressos e que conseguem “conversar” com neurônios reais.

Neste estudo, os cientistas desenvolveram esses neurônios artificiais utilizando um método de impressão especial, semelhante a uma impressora de alta precisão que deposita materiais em camadas muito finas. Eles usaram materiais avançados, como folhas microscópicas de um composto chamado dissulfeto de molibdênio, combinadas com grafeno.

Esses materiais foram organizados de forma a criar dispositivos capazes de imitar o comportamento elétrico dos neurônios, especialmente a geração de “picos” de atividade elétrica, que são a base da comunicação neural.

Imagem: Robert A. McDougal, and Gordon M. Shepherd. Front. Neuroinform., 30 June 2015 Volume 9 - 2015 | https://doi.org/10.3389/fninf.2015.00018

Uma parte essencial do trabalho foi entender como esses dispositivos funcionam internamente. Para isso, os pesquisadores utilizaram imagens térmicas em tempo real e modelos matemáticos.

Eles observaram que, quando a corrente elétrica passa pelo dispositivo, pequenas regiões aquecem e formam caminhos condutores temporários, como “atalhos” por onde a eletricidade flui. Esses caminhos aparecem e desaparecem rapidamente, permitindo que o sistema gere sinais elétricos semelhantes aos dos neurônios biológicos.

Depois de construir esses neurônios artificiais, os cientistas os organizaram em circuitos para testar se conseguiam reproduzir diferentes padrões de atividade cerebral. Eles conseguiram gerar comportamentos típicos de neurônios reais, como acumular sinais até atingir um limite e então disparar, responder com atraso ou produzir padrões rítmicos. Esses padrões são importantes porque estão ligados a funções cerebrais como movimento, aprendizado e processamento de informações.

Impressora 3D de neurônios

Para verificar se esses neurônios artificiais realmente poderiam interagir com o cérebro, os pesquisadores realizaram um experimento com tecido cerebral de camundongos. Eles conectaram os dispositivos a fatias do cerebelo, uma região importante para coordenação motora.

O mais impressionante foi que os neurônios vivos responderam aos sinais artificiais como se estivessem recebendo mensagens de outros neurônios naturais. Isso indica que a comunicação entre sistemas artificiais e biológicos pode ser muito mais integrada do que se imaginava.

Outro aspecto importante do estudo foi a eficiência energética. Diferente dos computadores tradicionais, que consomem muita energia e geram calor, esses neurônios artificiais funcionam de maneira muito mais econômica, inspirados diretamente no cérebro humano. Além disso, o método de fabricação é mais sustentável, pois utiliza apenas a quantidade necessária de material, reduzindo desperdícios.

Image: George Flamourakis et al. https://doi.org/10.1002/adfm.202409451

Por fim, essa tecnologia abre portas para aplicações futuras muito promissoras. Ela pode ser usada no desenvolvimento de interfaces cérebro-máquina, próteses inteligentes, tratamentos para doenças neurológicas e até novos tipos de inteligência artificial mais eficientes e adaptáveis. Embora ainda esteja em estágio inicial, o estudo mostra que estamos cada vez mais próximos de integrar sistemas eletrônicos diretamente com o cérebro humano de forma funcional.

LEIA MAIS:

Printed MoS2 memristive nanosheet networks for spiking neurons with multi-order complexity

Shreyash S. Hadke, Carol N. Klingler, Spencer T. Brown, Meghana Holla, Xudong Zhuang, Linda Li, M. Iqbal Bakti Utama, Santiago Diaz-Arauzo, Anurag Chapagain, Siyang Li, Jung Hun Lee, Indira M. Raman, Vinod K. Sangwan, and Mark C. Hersam. 

Nature Nanotechnology. 15 April 2026

DOI:10.1038/s41565-026-02149-6

Abstract:

Artificial neurons that reproduce the rich dynamical behaviour of biological spiking are essential for neuromorphic hardware and biohybrid interfaces, yet scalable solution-processed devices with physiologically relevant spiking characteristics remain elusive. Here we demonstrate aerosol-jet-printed memristive networks of MoS2 nanosheets that exhibit thermally activated filamentary switching and snap-back negative differential resistance, enabling volatile threshold switching in fully printed graphene/MoS2/graphene devices on flexible substrates. In situ thermal imaging and circuit modelling reveal that current-constricted filaments formed through Joule heating govern the nonlinear switching dynamics. These printed memristors enable oscillatory and spiking neuron circuits with tunable frequencies up to 20 kHz and stable operation over more than 106 cycles. Simple neuristor circuits realize first-, second- and third-order spiking complexity, including integrate-and-fire behaviour, spike latency, tonic firing, class 1 excitability, tonic bursting and phasic dynamics. The generated spike waveforms match physiological timescales and stimulate Purkinje neurons in mouse cerebellar slices. Our results establish printed nanosheet memristive networks as a scalable platform for bio-realistic neuromorphic hardware and flexible brain–machine interfaces.