باحثون يطرحون خطة لـ«ذكاء العُضيّات» و«الحاسوب البيولوجي»

شارك باحثون من جامعة جونز هوبكينز خطة لذكاء العُضيّات. يعمل الفريق على إنشاء “كمبيوتر بيولوجي” يعمل بخلايا الدماغ البشري، ويعتقدون أنه يمكن أن يوسع بشكل كبير قدرات الحوسبة الحديثة وينشئ مجالات دراسية جديدة.

نشرت الدراسة في مجلة Frontiers in Science.

صعود الحوسبة البيولوجية

توماس هارتونغ هو أستاذ علوم الصحة البيئية في مدرسة جونز هوبكينز بلومبرغ للصحة العامة ومدرسة وايتينج للهندسة. وهو يقود المشروع.

“لقد كانت الحوسبة والذكاء الاصطناعي تدفعان ثورة التكنولوجيا، ولكنها تصل إلى سقفها الحالي,” قال هارتونغ. “الحوسبة البيولوجية هي جهد هائل لتحسين القدرة الحاسوبية وزيادة كفاءتها لتحقيق تقدم تقني جديد.”

لمعظم العقدين الماضيين، كان الباحثون يستخدمون عُضيّات صغيرة، وهي أنسجة تُنمّى في المختبر وتشبه الأعضاء مكتملة النمو، لإجراء تجارب على الكلى والرئتين وغيرها من الأعضاء دون اللجوء إلى اختبار الإنسان أو الحيوان. وقد عمل هارتونغ وزملاؤه في جامعة جونز هوبكينز مؤخرًا مع عُضيّات دماغية، وهي كرات بحجم نقطة قلم تحتوي على خلايا عصبية وميزات أخرى واعدة لاستدامة الوظائف الأساسية مثل التعلم والتذكر.

“هذا يفتح الباب أمام البحث حول كيفية عمل الدماغ البشري,” قال هارتونغ. “لأنك يمكن أن تبدأ بتحويل النظام، وتنفيذ أشياء لا يمكنك القيام بها أخلاقيًا مع أدمغة بشرية.”

بدأ هارتونغ في تنمية خلايا الدماغ وتجميعها في عُضيّات وظيفية في عام 2012 باستخدام خلايا من عينات الجلد البشرية التي تم إعادة برمجتها إلى حالة شبيهة بالخلايا الجذعية الجنينية. يحتوي كل عُضيّ على حوالي 50,000 خلية، بحجم نظام عصبي لذبابة الفاكهة.، وهو يتصور الآن بناء كمبيوتر مستقبلي باستخدام هذه العُضيّات الدماغية.

صورة مكبّرة لعُضيّ دماغي أنتجها مختبر توماس هارتونغ، ملونة لتوضح الخلايا العصبية باللون الوردي، والأنوية الخلوية باللون الأزرق، والخلايا الداعمة الأخرى باللون الأحمر والأخضر. الصورة: جيسي بلوتكين / جامعة جونز هوبكينز

بناء كمبيوتر مستقبلي بالعُضيّات الدماغية

وفقًا لهارتونغ، يمكن أن تبدأ الكمبيوترات التي تعمل على هذا “العتاد البيولوجي” في التخفيف من متطلبات استهلاك الطاقة للحوسبة الفائقة التي أصبحت غير مستدامة بشكل متزايد. على الرغم من أن الكمبيوترات تعالج الحسابات التي تتضمن الأرقام والبيانات بشكل أسرع من البشر، إلا أن الأدمغة أكثر ذكاءً في اتخاذ القرارات المنطقية المعقدة، مثل التمييز بين كلب وهرة.

“قد يستغرق الأمر عقودًا قبل أن نصل إلى هدف شيء قابل للمقارنة مع أي نوع من الكمبيوتر,” قال هارتونغ. “ولكن إذا لم نبدأ في إنشاء برامج تمويل لهذا، سيكون الأمر أكثر صعوبة.”

يمكن لذكاء العُضيّات أيضًا أن يُحدث ثورة في أبحاث اختبار الأدوية لاضطرابات النمو العصبي والتنكس العصبي.

لينا سميرنوفا هي أستاذة مساعدة في جامعة جونز هوبكينز للهندسة الصحية والبيئية، وهي تشارك في قيادة التحقيقات.

«نريد مقارنة العُضيّات الدماغية المشتقة من متبرعين ذوي نمو نمطي بالعُضيّات الدماغية المشتقة من متبرعين مصابين بالتوحد»، قالت لينا. «الأدوات التي نطوّرها من أجل الحوسبة البيولوجية هي نفسها التي ستتيح لنا فهم التغيرات في الشبكات العصبية الخاصة بالتوحد، دون الحاجة إلى استخدام الحيوانات أو الوصول إلى المرضى، حتى نفهم الآليات الكامنة وراء هذه المشكلات والإعاقات الإدراكية لدى المرضى».

ولتقييم الآثار الأخلاقية للعمل على ذكاء العُضيّات، ضُمّ إلى الفريق ائتلاف متنوع من العلماء والمتخصصين في أخلاقيات علم الأحياء وأفراد من الجمهور.