Naukowcy przedstawiają plan „inteligencji organoidowej” i „biokomputera”

Naukowcy z Uniwersytetu Johns Hopkins przedstawili plan „inteligencji organoidowej”. Zespół pracuje nad stworzeniem „biokomputera” zasilanego komórkami ludzkiego mózgu, co mogłoby wykładniczo zwiększyć możliwości współczesnych komputerów i stworzyć nowe dziedziny badań.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Frontiers in Science.

Wzrost biokomputingu

Thomas Hartung jest profesorem nauk o zdrowiu środowiskowym w Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health i Whiting School of Engineering. Prowadzi projekt.

“Komputery i sztuczna inteligencja napędzają rewolucję technologiczną, ale dochodzą do granicy,” powiedział Hartung. “Biokomputing to ogromne wysiłki w kierunku zagęszczania mocy obliczeniowej i zwiększania jej wydajności, aby przekroczyć nasze obecne limity technologiczne.”

Przez prawie dwie dekady naukowcy używali małych organoidów, tkanek laboratoryjnych podobnych do w pełni ukształtowanych narządów, do eksperymentów na nerkach, płucach i innych narządach bez uciekania się do testów na ludziach lub zwierzętach. Hartung i jego koledzy z Johns Hopkins pracowali ostatnio z organoidami mózgu, obiektami wielkości kropli atramentu z neuronami i innymi cechami, które obiecują utrzymanie podstawowych funkcji, takich jak uczenie się i pamięć.

“To otwiera drogę do badań nad tym, jak działa ludzki mózg,” powiedział Hartung. “Ponieważ możesz zacząć manipulować systemem, robić rzeczy, których nie możesz uczynić etycznie z ludzkim mózgiem.”

Hartung zaczął hodować i łączyć komórki mózgu w funkcjonalne organoidy w 2012 roku, używając komórek z ludzkich próbek skóry przeprogramowanych w stan podobny do embrionalnych komórek macierzystych. Każdy organoid zawiera około 50 000 komórek, co odpowiada wielkości układu nerwowego muchy owocowej. Teraz wyobraża sobie budowę futurystycznego komputera z takimi organoidami mózgu.

Powiększony obraz organoidu mózgu wyprodukowanego w laboratorium Thomasa Hartunga, zabarwiony, aby pokazać neurony w magencie, jądra komórkowe w niebieskim, a inne komórki wspierające w czerwonym i zielonym. Zdjęcie: Jesse Plotkin/Uniwersytet Johns Hopkins

Budowanie futurystycznego komputera z organoidami mózgu

Według Hartunga komputery, które działają na tym „biologicznym sprzęcie”, mogą zacząć łagodzić wymagania dotyczące zużycia energii przez superkomputery, które stają się coraz mniej zrównoważone. Chociaż komputery przetwarzają obliczenia związane z liczbami i danymi szybciej niż ludzie, mózgi są o wiele inteligentniejsze w podejmowaniu złożonych decyzji logicznych, takich jak rozróżnianie psa od kota.

“Może to potrwać dekady, zanim osiągniemy cel czegoś porównywalnego do jakiegokolwiek komputera,” powiedział Hartung. “Ale jeśli nie rozpoczniemy tworzenia programów finansowania dla tego, będzie to o wiele trudniejsze.”

Inteligencja organoidowa mogłaby również rewolucjonizować badania nad testowaniem leków w przypadku zaburzeń rozwojowych i neurodegeneracyjnych.

Lena Smirnova jest asystentką profesora nauk o zdrowiu środowiskowym i inżynierii na Uniwersytecie Johns Hopkins, która współprowadzi badania.

“Chcemy porównać organoidy mózgu od dawców z typowym rozwojem wobec organoidów mózgu od dawców z autyzmem,” powiedziała Lena. „Narzędzia, które rozwijamy w kierunku biologicznego komputingu, są tymi samymi narzędziami, które pozwolą nam zrozumieć zmiany w sieciach neuronalnych specyficznych dla autyzmu, bez konieczności używania zwierząt lub dostępu do pacjentów, aby zrozumieć podstawowe mechanizmy, dlaczego pacjenci mają te problemy z poznawaniem i upośledzeniami.”

Aby ocenić implikacje etyczne pracy z inteligencją organoidową, zróżnicowany konsorcjum naukowców, bioetyków i członków społeczeństwa zostało włączone w zespół.