นักวิจัยแบ่งปันแผนสำหรับ “Organoid Intelligence” และ “Biocomputer”

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยจอนส์ฮอปกินส์แบ่งปันแผนสำหรับ “organoid intelligence” ทีมงานกำลังสร้าง “biocomputer” ที่ใช้เซลล์สมองของมนุษย์ ซึ่งพวกเขามั่นใจว่าจะสามารถขยายความสามารถในการคำนวณของสมัยใหม่ได้อย่างมาก และสร้างสาขาวิชาใหม่ๆ

การศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Frontiers in Science.

การเพิ่มขึ้นของ Biocomputing

ทอมัส ฮาร์ทุง เป็นศาสตราจารย์ด้านสิ่งแวดล้อมและวิทยาศาสตร์สุขภาพที่โรงเรียนสาธารณสุขบลูมเบิร์กของจอนส์ฮอปกินส์และโรงเรียนวิศวกรรมวิทติง เขาเป็นผู้นำโครงการนี้

“การคำนวณและปัญญาประดิษฐ์ได้ขับเคลื่อนการปฏิวัติเทคโนโลยี แต่พวกมันกำลังถึงขีดจำกัด” ฮาร์ทุงกล่าว “Biocomputing เป็นความพยายามที่ยิ่งใหญ่ในการยึด컴พิวเตอร์และเพิ่มประสิทธิภาพให้สูงขึ้นเพื่อข้ามขีดจำกัดเทคโนโลยีปัจจุบันของเรา”

นักวิจัยได้ใช้ organoid ที่เล็กมาก ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อที่เติบโตในห้องปฏิบัติการที่คล้ายกับอวัยวะที่เติบโตเต็มที่ เพื่อทำการทดลองกับไต ปอด และอวัยวะอื่นๆ โดยไม่ต้องใช้การทดลองกับมนุษย์หรือสัตว์ ฮาร์ทุงและเพื่อนร่วมงานที่จอนส์ฮอปกินส์ได้ทำงานกับ brain organoid มากขึ้น ซึ่งเป็นลูกบอลที่มีขนาดประมาณจุดปากกาและมีเซลล์ประสาทและคุณสมบัติอื่นๆ ที่สัญญาว่าจะสามารถรักษาฟังก์ชันพื้นฐาน เช่น การเรียนรู้และการจดจำ

“สิ่งนี้เปิดโอกาสให้ทำการวิจัยเกี่ยวกับวิธีการทำงานของสมองมนุษย์” ฮาร์ทุงกล่าว “เพราะคุณสามารถเริ่มจัดการระบบและทำสิ่งที่คุณไม่สามารถทำได้โดยใช้สมองของมนุษย์”

ฮาร์ทุงเริ่มปลูกและประกอบเซลล์สมองให้ทำงานใน organoid ในปี 2012 โดยใช้เซลล์จากตัวอย่างผิวหนังที่ถูกเปลี่ยนเป็นสถานะที่คล้ายกับเซลล์ต้นกำเนิดที่มีลักษณะเหมือนตัวอ่อน แต่ละ organoid มีเซลล์ประมาณ 50,000 เซลล์ ซึ่งมีขนาดประมาณระบบประสาทของแมลง เขาเห็นภาพการสร้างคอมพิวเตอร์ในอนาคตด้วย organoid เหล่านี้

ภาพขยายของ brain organoid ที่ผลิตในห้องปฏิบัติการของทอมัส ฮาร์ทุง ซึ่งถูกย้อมเพื่อแสดงเซลล์ประสาทในม่วง นิวเคลียสของเซลล์ในน้ำเงิน และเซลล์อื่นๆ ในสีแดงและสีเขียว ภาพ: Jesse Plotkin/Johns Hopkins University

การสร้างคอมพิวเตอร์ในอนาคตด้วย Brain Organoids

ตามที่ฮาร์ทุงกล่าวว่า คอมพิวเตอร์ที่ใช้ “ฮาร์ดแวร์ทางชีววิทยา” เหล่านี้สามารถช่วยลดความต้องการพลังงานในการคำนวณที่ไม่ยั่งยืนได้ แม้ว่าคอมพิวเตอร์จะประมวลผลการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับตัวเลขและข้อมูลได้เร็วกว่ามนุษย์ แต่สมองของมนุษย์มีความฉลาดมากกว่าในการตัดสินใจเชิงตรรกะที่ซับซ้อน เช่น การแยกแยะระหว่างสุนัขและแมว

“อาจต้องใช้เวลาหลายทศวรรษก่อนที่เราจะบรรลุเป้าหมายของสิ่งที่เทียบเท่ากับคอมพิวเตอร์” ฮาร์ทุงกล่าว “แต่ถ้าเราไม่เริ่มสร้างโปรแกรมการให้ทุนสำหรับสิ่งนี้ มันจะยากขึ้นมาก”

การวิจัย organoid อาจช่วยปฏิวัติวิธีการทดสอบยาสำหรับโรคพัฒนาการและโรคเสื่อมของระบบประสาท

เลนา สมิรโนวา เป็นรองศาสตราจารย์ด้านสิ่งแวดล้อมและวิศวกรรมที่จอนส์ฮอปกินส์ ซึ่งร่วมนำการสืบสวน

“เราต้องการเปรียบเทียบ brain organoids จากผู้บริจาคที่พัฒนาปกติกับ brain organoids จากผู้บริจาคที่มีโรคออทิสติก” เลนา กล่าว “เครื่องมือที่เรากำลังพัฒนาสำหรับการคำนวณทางชีววิทยาเป็นเครื่องมือเดียวกับที่จะช่วยให้เราเข้าใจการเปลี่ยนแปลงของเครือข่ายประสาทที่เฉพาะเจาะจงสำหรับโรคออทิสติก โดยไม่ต้องใช้สัตว์หรือ ls or to access patients, so we can understand the underlying mechanisms of why patients have these cognition issues and impairments.’ To assess the ethical implications of working with organoid intelligence, a diverse consortium of scientists, bioethicists, and members of the public have been embedded within the team.