Cercetătorii prezintă planul pentru “inteligentă organoidă” și “biocomputer”

Cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins au prezentat planul lor pentru “inteligentă organoidă”. Echipa lucrează la crearea unui “biocomputer” alimentat de celulele creierului uman, pe care cred că ar putea extinde exponențial capacitățile calculatoarelor moderne și crea domenii de studiu noi.

Studiul a fost publicat în revista Frontiers in Science.

Ascensiunea biocalculatoarelor

Thomas Hartung este profesor de științe ale sănătății mediului la Școala de Sănătate Publică Bloomberg și Școala de Inginerie Whiting de la Universitatea Johns Hopkins. El conduce proiectul.

“Calculatoarele și inteligența artificială au condus revoluția tehnologică, dar ajung la un plafon,” a spus Hartung. “Biocalculatoarele reprezintă un efort enorm de compactare a puterii de calcul și de creștere a eficienței pentru a depăși limitele tehnologice actuale.”

Pe parcursul a aproape două decenii, cercetătorii au folosit organoide mici, țesuturi crescute în laborator care semănă cu organele complet dezvoltate, pentru a experimenta rinichii, plămânii și alte organe fără a recurge la testarea pe oameni sau animale. Hartung și colegii săi de la Johns Hopkins au lucrat recent cu organoide cerebrale, sfere de mărimea unei puncte de condei cu neuroni și alte caracteristici care promit să susțină funcții de bază, cum ar fi învățarea și rememorarea.

“Acest lucru deschide calea pentru cercetarea modului în care funcționează creierul uman,” a spus Hartung. “Pentru că puteți începe să manipulați sistemul, făcând lucruri pe care nu le puteți face în mod etic cu creierele umane.”

Hartung a început să crească și să asambleze celulele cerebrale în organoide funcționale în 2012, folosind celule din mostre de piele umană reprogramate într-o stare asemănătoare cu cea a celulelor stem embrionare. Fiecare organoid conține aproximativ 50.000 de celule, aproximativ de mărimea sistemului nervos al unei muște de fructe. El își imaginează acum construirea unui computer futurist cu astfel de organoide cerebrale.

Imagine mărită a unui organoid cerebral produs în laboratorul lui Thomas Hartung, colorat pentru a arăta neuroni în magenta, nuclei de celule în albastru și alte celule de susținere în roșu și verde. Imagine: Jesse Plotkin/Universitatea Johns Hopkins

Construirea unui computer futurist cu organoide cerebrale

Conform lui Hartung, calculatoarele care rulează pe această “hardware biologică” ar putea începe să reducă cerințele de consum de energie ale supercalculatoarelor, care devin din ce în ce mai nesustenabile. Chiar dacă calculatoarele procesează calcule care implică numere și date mai rapid decât oamenii, creierul este mult mai inteligent în luarea deciziilor logice complexe, cum ar fi a distinge un câine de o pisică.

“Ar putea dura decenii până vom atinge obiectivul de a avea ceva comparabil cu orice tip de calculator,” a spus Hartung. “Dar dacă nu vom crea programe de finanțare pentru acest lucru, va fi mult mai dificil.”

Inteligența organoidă ar putea revoluționa, de asemenea, cercetarea testării medicamentelor pentru tulburări neurodezvoltate și neurodegenerative.

Lena Smirnova este asistent profesor de sănătate și inginerie mediului la Johns Hopkins, care conduce investigațiile.

“Vrem să comparăm organoide cerebrale de la donatori tipic dezvoltați cu organoide cerebrale de la donatori cu autism,” a spus Lena. “Uneltele pe care le dezvoltăm pentru calcul biologic sunt aceleași unelte care ne vor permite să înțelegem modificările rețelelor neuronale specifice pentru autism, fără a fi nevoiți să folosim animale sau să accesăm pacienți, astfel încât să putem înțelege mecanismele subiacente ale problemelor de cogniție și ale deficiențelor acestor pacienți.”

Pentru a evalua implicațiile etice ale utilizării inteligenței organoide, un consorțiu divers de oameni de știință, bioeticieni și membri ai publicului a fost integrat în echipă.