Biogyfrifiaduron wedi'u pweru gan gelloedd ymennydd dynol: Cam tuag at ddeallusrwydd organoid

• Awdur:
• enw awdur

  Rhagolwg Quantumrun
• Medi 27, 2023

Crynodeb mewnwelediad

Mae ymchwilwyr yn datblygu biogyfrifiaduron gan ddefnyddio organoidau ymennydd, sydd ag agweddau hanfodol ar swyddogaeth yr ymennydd a strwythur. Mae gan y biogyfrifiaduron hyn y potensial i chwyldroi meddygaeth bersonol, ysgogi twf economaidd mewn diwydiannau biotechnoleg, a chreu galw am lafur medrus. Fodd bynnag, rhaid mynd i'r afael â phryderon moesegol, cyfreithiau a rheoliadau newydd, a'r posibilrwydd o waethygu gwahaniaethau gofal iechyd wrth i'r dechnoleg hon ddatblygu.

Biogyfrifiaduron wedi'u pweru gan gyd-destun celloedd yr ymennydd dynol

Mae ymchwilwyr o wahanol feysydd yn cydweithio i ddatblygu biogyfrifiaduron arloesol sy'n defnyddio diwylliannau celloedd yr ymennydd tri dimensiwn, a elwir yn organoidau ymennydd, fel y sylfaen fiolegol. Amlinellir eu cynllun ar gyfer cyflawni'r nod hwn mewn erthygl yn 2023 a gyhoeddwyd yn y cyfnodolyn gwyddonol Ffiniau mewn Gwyddoniaeth. Mae organoidau ymennydd yn ddiwylliant celloedd a dyfir mewn labordy. Er nad ydynt yn fersiynau bach o ymennydd, mae ganddynt agweddau hanfodol ar swyddogaeth a strwythur yr ymennydd, megis niwronau a chelloedd ymennydd eraill sy'n angenrheidiol ar gyfer galluoedd gwybyddol fel dysgu a chof. 

Yn ôl un o'r awduron, yr Athro Thomas Hartung o Brifysgol Johns Hopkins, tra bod cyfrifiaduron sy'n seiliedig ar silicon yn rhagori mewn cyfrifiadau rhifiadol, mae'r ymennydd yn ddysgwyr uwchraddol. Cyfeiriodd at enghraifft AlphaGo, yr AI a drechodd chwaraewr Go gorau'r byd yn 2017. Hyfforddwyd AlphaGo ar ddata o gemau 160,000, a fyddai'n cymryd person yn chwarae pum awr bob dydd dros 175 mlynedd i brofiad. 

Nid yn unig y mae'r ymennydd yn ddysgwyr gwell, ond maent hefyd yn fwy ynni-effeithlon. Er enghraifft, gallai'r egni sydd ei angen i hyfforddi AlphaGo gefnogi oedolyn egnïol am ddeng mlynedd. Yn ôl Hartung, mae gan ymennydd hefyd allu anhygoel i storio gwybodaeth, a amcangyfrifir yn 2,500 terabytes. Tra bod cyfrifiaduron silicon yn cyrraedd eu terfynau, mae'r ymennydd dynol yn cynnwys tua 100 biliwn o niwronau wedi'u cysylltu trwy dros 10 ^ 15 pwynt cysylltu, gwahaniaeth pŵer aruthrol o'i gymharu â thechnoleg bresennol.

Effaith aflonyddgar

Mae potensial deallusrwydd organoid (OI) yn ymestyn y tu hwnt i gyfrifiadura i feddygaeth. Oherwydd techneg arloesol a ddatblygwyd gan y Llawryfogwyr Nobel John Gurdon a Shinya Yamanaka, gellir cynhyrchu organoidau ymennydd o feinweoedd oedolion. Mae'r nodwedd hon yn caniatáu i ymchwilwyr greu organoidau ymennydd personol gan ddefnyddio samplau croen gan gleifion ag anhwylderau niwrolegol fel Alzheimer. Yna gallant gynnal profion amrywiol i archwilio effeithiau ffactorau genetig, meddyginiaethau a thocsinau ar y cyflyrau hyn.

Esboniodd Hartung y gellid defnyddio OI hefyd i astudio agweddau gwybyddol ar glefydau niwrolegol. Er enghraifft, gallai ymchwilwyr gymharu ffurfiant cof mewn organoidau sy'n deillio o unigolion iach a'r rhai â Alzheimer, gan geisio unioni'r diffygion cysylltiedig. Yn ogystal, gellid defnyddio OI i ymchwilio i weld a yw rhai sylweddau, megis plaladdwyr, yn cyfrannu at faterion cof neu ddysgu.

Fodd bynnag, mae creu organoidau ymennydd dynol gyda'r gallu i ddysgu, cofio, a rhyngweithio â'u hamgylchedd yn cyflwyno pryderon moesegol cymhleth. Mae cwestiynau'n codi, megis a allai'r organoidau hyn ddod yn ymwybodol - hyd yn oed mewn ffurf sylfaenol - profi poen neu ddioddefaint a pha hawliau y dylai unigolion eu cael ynghylch organoidau ymennydd a grëwyd o'u celloedd. Mae'r ymchwilwyr yn gwbl ymwybodol o'r heriau hyn. Pwysleisiodd Hartung mai agwedd hollbwysig ar eu gweledigaeth yw datblygu OI yn foesegol a chyda chyfrifoldeb cymdeithasol. Er mwyn mynd i'r afael â hyn, mae'r ymchwilwyr wedi cydweithio â moesegwyr o'r cychwyn cyntaf i weithredu dull "moeseg wedi'i fewnosod". 

Goblygiadau biogyfrifiaduron sy'n cael eu pweru gan gelloedd ymennydd dynol

Gall goblygiadau ehangach biogyfrifiaduron a bwerir gan gelloedd yr ymennydd dynol gynnwys: 

• Cudd-wybodaeth organoid yn arwain at feddyginiaeth wedi'i phersonoli ar gyfer unigolion sy'n cael trafferth ag anafiadau neu salwch i'r ymennydd, gan ganiatáu ar gyfer triniaethau mwy effeithiol. Gallai'r datblygiad hwn arwain at bobl hŷn yn byw bywydau mwy annibynnol gyda llai o faich afiechyd a gwell ansawdd bywyd.
• Cyfleoedd cydweithredu traws-ddiwydiant newydd gyda'r diwydiannau biotechnoleg a fferyllol, a allai arwain at dwf economaidd a chreu swyddi yn y sectorau hyn.
• Datblygiadau mewn systemau gofal iechyd cenedlaethol. Efallai y bydd angen i lywodraethau fuddsoddi yn y dechnoleg hon i gynnal mantais gystadleuol a gwella canlyniadau iechyd y cyhoedd, a allai arwain at ddadleuon ynghylch dyrannu a blaenoriaethu cyllid.
• Arloesedd mewn meysydd eraill, megis deallusrwydd artiffisial, roboteg, a biowybodeg, wrth i ymchwilwyr geisio integreiddio biogyfrifiadureg i ymestyn neu ychwanegu at ymarferoldeb technolegau presennol. 
• Galw cynyddol am lafur medrus mewn biotechnoleg a meysydd cysylltiedig. Gallai'r newid hwn olygu bod angen rhaglenni addysg ac ailhyfforddi newydd.
• Pryderon moesegol ynghylch y defnydd o gelloedd dynol a meinweoedd y tu mewn i electroneg, yn ogystal â'r potensial i fanteisio ar y technolegau hyn at ddibenion heblaw gofal iechyd, megis bio-arfau neu welliannau cosmetig.
• Mae angen deddfau a rheoliadau newydd i lywodraethu defnydd, datblygiad a chymhwysiad y dechnoleg hon, gan gydbwyso arloesedd ag ystyriaethau moesegol a diogelwch y cyhoedd.
• Cudd-wybodaeth organoid yn gwaethygu'r gwahaniaethau presennol mewn mynediad a chanlyniadau gofal iechyd, wrth i genhedloedd ac unigolion cyfoethocach fod yn fwy tebygol o elwa ar y dechnoleg. Mae’n bosibl y bydd angen cydweithredu byd-eang a rhannu adnoddau er mwyn mynd i’r afael â’r mater hwn er mwyn sicrhau bod manteision y dechnoleg hon yn cael eu dosbarthu’n deg.

Cwestiynau i'w hystyried

• Beth allai fod yr heriau posibl eraill wrth ddatblygu deallusrwydd organoid?
• Sut gall ymchwilwyr sicrhau bod y hybridau bio-beiriant hyn yn cael eu datblygu a'u defnyddio'n gyfrifol?