Forskere deler plan for "Organoid Intelligence" og "Biocomputer"

Johns Hopkins University-forskere har delt planen deres for "organoid intelligens." Teamet jobber med å lage en "biodatamaskin" drevet av menneskelige hjerneceller, som de tror kan eksponentielt utvide mulighetene til moderne databehandling og skape nye studieretninger.

Studien ble publisert i tidsskriftet Frontiers in Science.

Fremveksten av biodatabehandling

Thomas Hartung er professor i miljøhelsevitenskap ved Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health og Whiting School of Engineering. Han leder prosjektet.

"Databehandling og kunstig intelligens har drevet teknologirevolusjonen, men de når et tak," sa Hartung. "Biodatabehandling er en enorm innsats for å komprimere beregningskraft og øke effektiviteten for å presse forbi våre nåværende teknologiske grenser."

I nesten to tiår har forskere brukt bittesmå organoider, laboratoriedyrket vev som ligner fullvokste organer, for å eksperimentere på nyrer, lunger og andre organer uten å ty til testing på mennesker eller dyr. Hartung og kolleger ved Johns Hopkins har nylig jobbet med hjerneorganoider, kuler på størrelse med en penn prikk med nevroner og andre funksjoner som lover å opprettholde grunnleggende funksjoner som å lære og huske.

"Dette åpner for forskning på hvordan den menneskelige hjernen fungerer," sa Hartung. "Fordi du kan begynne å manipulere systemet, gjøre ting du ikke etisk kan gjøre med menneskelige hjerner."

Hartung begynte å vokse og sette sammen hjerneceller til funksjonelle organoider i 2012 ved å bruke celler fra menneskelige hudprøver omprogrammert til en embryonal stamcelle-lignende tilstand. Hver organoid inneholder omtrent 50,000 XNUMX celler, omtrent på størrelse med en fruktflues nervesystem. Han ser nå for seg å bygge en futuristisk datamaskin med slike hjerneorganoider.

Forstørret bilde av en hjerneorganoid produsert i Thomas Hartungs laboratorium, farget for å vise nevroner i magenta, cellekjerner i blått og andre støtteceller i rødt og grønt. Bilde: Jesse Plotkin/Johns Hopkins University

Bygge en futuristisk datamaskin med hjerneorganoider

I følge Hartung kan datamaskiner som kjører på denne "biologiske maskinvaren" begynne å redusere energiforbrukskravene til superdatabehandling som blir stadig mer uholdbare. Selv om datamaskiner behandler beregninger som involverer tall og data raskere enn mennesker, er hjernen mye smartere til å ta komplekse logiske avgjørelser, som å fortelle en hund fra en katt.

"Det kan ta flere tiår før vi når målet om noe som kan sammenlignes med en hvilken som helst type datamaskin," sa Hartung. "Men hvis vi ikke begynner å lage finansieringsprogrammer for dette, vil det være mye vanskeligere."

Organoid intelligens kan også revolusjonere medikamenttesting for nevroutviklingsforstyrrelser og nevrodegenerasjon.

Lena Smirnova er en Johns Hopkins assisterende professor i miljøhelse og ingeniørfag som leder undersøkelsene.

"Vi ønsker å sammenligne hjerneorganoider fra typisk utviklede donorer versus hjerneorganoider fra donorer med autisme," sa Lena. "Verktøyene vi utvikler mot biologisk databehandling er de samme verktøyene som vil tillate oss å forstå endringer i nevronale nettverk spesifikke for autisme, uten å måtte bruke dyr eller få tilgang til pasienter, slik at vi kan forstå de underliggende mekanismene for hvorfor pasienter har denne kognisjonen. problemer og svekkelser."

For å vurdere de etiske implikasjonene av å jobbe med organoid intelligens, har et mangfoldig konsortium av forskere, bioetikere og medlemmer av publikum blitt integrert i teamet.