Biokompjuteri pokretani ljudskim moždanim ćelijama: korak ka organoidnoj inteligenciji

• Autor:
• Ime autora

  Quantumrun Foresight
• Septembar 27, 2023

Sažetak uvida

Istraživači razvijaju biokompjutere koristeći organoide mozga, koji posjeduju ključne funkcije mozga i aspekte strukture. Ovi biokompjuteri imaju potencijal da revolucionišu personalizovanu medicinu, pokrenu ekonomski rast u biotehnološkim industrijama i stvore potražnju za kvalifikovanom radnom snagom. Međutim, etički problemi, novi zakoni i propisi i potencijalno pogoršanje nejednakosti u zdravstvenoj zaštiti moraju se riješiti kako ova tehnologija napreduje.

Bioračunari pokretani kontekstom ljudskih moždanih ćelija

Istraživači iz različitih oblasti sarađuju na razvoju revolucionarnih biokompjutera koji koriste trodimenzionalne kulture ćelija mozga, poznate kao moždani organoidi, kao biološku osnovu. Njihov plan za postizanje ovog cilja iznesen je u članku objavljenom u naučnom časopisu iz 2023. Granice u nauci. Organoidi mozga su laboratorijski uzgojena ćelijska kultura. Iako nisu minijaturne verzije mozga, posjeduju ključne aspekte moždane funkcije i strukture, kao što su neuroni i druge moždane stanice neophodne za kognitivne sposobnosti poput učenja i pamćenja. 

Prema jednom od autora, profesoru Tomasu Hartungu sa Univerziteta Džons Hopkins, dok računari zasnovani na silikonu prednjače u numeričkim proračunima, mozgovi su superiorni u učenju. Naveo je primjer AlphaGo, umjetne inteligencije koja je 2017. pobijedila najboljeg svjetskog igrača u Go-u. AlphaGo je bio obučen na podacima iz 160,000 igara, za koje bi osobi koja igra pet sati dnevno tokom 175 godina iskusila. 

Ne samo da su mozgovi bolji za učenje, već su i energetski efikasniji. Na primjer, energija potrebna za treniranje AlphaGo može podržati aktivnu odraslu osobu deset godina. Prema Hartungu, mozak posjeduje i nevjerovatnu sposobnost pohranjivanja informacija, procijenjenu na 2,500 terabajta. Dok silicijumski računari dostižu svoje granice, ljudski mozak sadrži otprilike 100 milijardi neurona povezanih preko 10^15 tačaka veze, što je ogromna razlika u snazi ​​u poređenju sa postojećom tehnologijom.

Ometajući uticaj

Potencijal organoidne inteligencije (OI) proteže se dalje od računarstva u medicinu. Zahvaljujući pionirskoj tehnici koju su razvili nobelovci John Gurdon i Shinya Yamanaka, moždani organoidi se mogu generirati iz tkiva odraslih. Ova funkcija omogućava istraživačima da kreiraju personalizirane organoide mozga koristeći uzorke kože pacijenata s neurološkim poremećajima poput Alchajmerove bolesti. Oni zatim mogu provesti različite testove kako bi ispitali efekte genetskih faktora, lijekova i toksina na ova stanja.

Hartung je objasnio da se OI može koristiti i za proučavanje kognitivnih aspekata neuroloških bolesti. Na primjer, istraživači bi mogli uporediti formiranje pamćenja u organoidima dobivenim od zdravih osoba i onih s Alchajmerom, pokušavajući da poprave povezane deficite. Osim toga, OI bi se mogao koristiti za istraživanje da li određene tvari, kao što su pesticidi, doprinose problemima pamćenja ili učenja.

Međutim, stvaranje organoida ljudskog mozga sa sposobnošću učenja, pamćenja i interakcije sa svojom okolinom uvodi složene etičke probleme. Postavljaju se pitanja, kao što su da li ovi organoidi mogu postići svijest - čak i u osnovnom obliku - iskusiti bol ili patnju i koja prava bi pojedinci trebali imati u vezi sa moždanim organoidima stvorenim iz njihovih stanica. Istraživači su potpuno svjesni ovih izazova. Hartung je naglasio da je ključni aspekt njihove vizije da razvijaju OI etički i sa društvenom odgovornošću. Kako bi se pozabavili ovim problemom, istraživači su od samog početka sarađivali s etičarima kako bi implementirali pristup "ugrađene etike". 

Implikacije biokompjutera koje pokreću ljudske moždane ćelije

Šire implikacije biokompjutera koje pokreću ljudske moždane ćelije mogu uključivati: 

• Organoidna inteligencija koja vodi do personalizirane medicine za pojedince koji se bore s ozljedama mozga ili bolestima, omogućavajući učinkovitije tretmane. Ovakav razvoj mogao bi dovesti do toga da starije osobe žive samostalnije sa smanjenim opterećenjem bolesti i poboljšanim kvalitetom života.
• Nove mogućnosti za međuindustrijsku saradnju sa biotehnološkom i farmaceutskom industrijom, potencijalno dovodeći do ekonomskog rasta i otvaranja novih radnih mesta u ovim sektorima.
• Napredak u nacionalnim zdravstvenim sistemima. Vlade će možda morati da investiraju u ovu tehnologiju kako bi održale konkurentsku prednost i poboljšale rezultate javnog zdravlja, što bi moglo dovesti do debata oko raspodjele sredstava i određivanja prioriteta.
• Inovacije u drugim poljima, kao što su umjetna inteligencija, robotika i bioinformatika, budući da istraživači nastoje integrirati bioračunanje kako bi proširili ili povećali funkcionalnost postojećih tehnologija. 
• Povećana potražnja za kvalificiranom radnom snagom u biotehnologiji i srodnim oblastima. Ova promjena bi mogla zahtijevati nove programe obrazovanja i prekvalifikacije.
• Etička zabrinutost oko upotrebe ljudskih ćelija i tkiva unutar elektronike, kao i potencijal za eksploataciju ovih tehnologija u druge svrhe osim zdravstvene zaštite, kao što je biološko oružje ili kozmetička poboljšanja.
• Potrebni su novi zakoni i propisi koji će regulisati upotrebu, razvoj i primjenu ove tehnologije, balansirajući između inovacija i etičkih razmatranja i javne sigurnosti.
• Organoidna inteligencija pogoršava postojeće disparitete u pristupu zdravstvenoj zaštiti i ishodima, budući da je veća vjerovatnoća da će bogatije nacije i pojedinci imati koristi od tehnologije. Rješavanje ovog problema može zahtijevati globalnu saradnju i dijeljenje resursa kako bi se osigurala pravična raspodjela prednosti ove tehnologije.

Pitanja koja treba razmotriti

• Koji bi mogli biti drugi potencijalni izazovi u razvoju organoidne inteligencije?
• Kako istraživači mogu osigurati da se ovi hibridi bio-mašina razvijaju i koriste odgovorno?