Výzkumníci sdílejí plán pro „organoidní inteligenci“ a „biopočítač“

Výzkumníci z Johns Hopkins University sdílejí svůj plán pro “organoidní inteligenci”. Tým pracuje na vytvoření “biopočítače” poháněného lidskými mozkovými buňkami, o kterých se domnívají, že by mohly exponenciálně rozšířit možnosti moderního počítačového zpracování a vytvořit nové oblasti studia.

Studie byla zveřejněna v časopise Frontiers in Science.

Vzestup biopočítačového zpracování

Thomas Hartung je profesor environmentálních zdravotních věd na Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health a Whiting School of Engineering. Vede projekt.

“Počítačové zpracování a umělá inteligence poháněly technologickou revoluci, ale dosáhly stropu,” řekl Hartung. “Biopočítačové zpracování je enormní úsilí o kompaktní výpočetní výkon a zvýšení jeho efektivity, aby jsme mohli překonat naše současné technologické limity.”

Po téměř dvou desetiletích výzkumníci používají malé organoidy, laboratorně pěstované tkáně podobné plně vyvinutým orgánům, k experimentům s ledvinami, plícemi a dalšími orgány bez použití lidského nebo zvířecího testování. Hartung a jeho kolegové z Johns Hopkins pracovali nedávno s mozkovými organoidy, které jsou velikosti tečky pera a obsahují neurony a další funkce, které slibují udržení základních funkcí, jako je učení a paměť.

“To otevírá výzkum, jak lidský mozek funguje,” řekl Hartung. “Protože můžete začít manipulovat systémem, dělat věci, které nelze eticky udělat s lidskými mozkem.”

Hartung začal pěstovat a sestavovat mozkové buňky do funkčních organoidů v roce 2012 pomocí buněk z lidských kožních vzorků, které byly reprogramovány do embryonálního stavu. Každý organoid obsahuje asi 50 000 buněk, což je velikost nervového systému muchy. Nyní si představuje stavbu futuristického počítače s takovými mozkovými organoidy.

Zvětšený obraz mozkového organoidu vyrobeného v laboratoři Thomase Hartunga, obarvený na ukázku neuronů v magentě, buněčných jader v modré a dalších podpůrných buněk v červené a zelené. Obrázky: Jesse Plotkin/Johns Hopkins University

Stavba futuristického počítače s mozkovými organoidy

Podle Hartunga počítače, které běží na tomto “biologickém hardwaru”, by mohly začít snižovat energetické nároky superpočítačového zpracování, které se stávají stále nesmírně neudržitelnými. Ačkoli počítače zpracovávají výpočty s čísly a daty rychleji než lidé, mozek je mnohem inteligentnější při komplexních logických rozhodnutích, jako je rozlišení psa a kočky.

“Mohlo by to trvat desetiletí, než dosáhneme cíle něčeho srovnatelného s jakýmkoli typem počítače,” řekl Hartung. “Ale pokud nezačneme vytvářet programy financování pro toto, bude to mnohem obtížnější.”

Organoidní inteligence by mohla také revolucionizovat výzkum testování léků pro neurodevelopmentální poruchy a neurodegeneraci.

Lena Smirnova je asistentkou profesora environmentálního zdraví a inženýrství na Johns Hopkins, která vede vyšetřování.

“Chceme porovnat mozkové organoidy od typicky vyvinutých donorů versus mozkové organoidy od donorů s autismem,” řekla Lena. “Nástroje, které vyvíjíme pro biologické zpracování, jsou stejné nástroje, které nám umožní pochopit změny v neuronálních sítích specifických pro autismus, bez použití zvířat nebo přístupu k pacientům, abychom mohli pochopit základní mechanismy, proč pacienti mají tyto kognitivní problémy a poruchy.”

Pro posouzení etických dopadů práce s organoidní inteligencí byl do týmu začleněn různorodý konsorcium vědců, bioetiků a členů veřejnosti.