Biocomputere drevet af menneskelige hjerneceller: Et skridt mod organoid intelligens

• Forfatter:
• Forfatter navn

  Quantumrun Foresight
• September 27, 2023

Oversigt over indsigt

Forskere udvikler biocomputere ved hjælp af hjerneorganoider, som har afgørende hjernefunktions- og strukturaspekter. Disse biocomputere har potentialet til at revolutionere personlig medicin, drive økonomisk vækst i bioteknologiske industrier og skabe efterspørgsel efter kvalificeret arbejdskraft. Etiske bekymringer, nye love og regler og den potentielle forværring af uligheder i sundhedsvæsenet skal dog tages op, efterhånden som denne teknologi udvikler sig.

Biocomputere drevet af menneskelige hjerneceller kontekst

Forskere fra forskellige felter samarbejder om at udvikle banebrydende biocomputere, der bruger tredimensionelle hjernecellekulturer, kendt som hjerneorganoider, som det biologiske grundlag. Deres plan for at nå dette mål er skitseret i en 2023-artikel offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Grænser i videnskab. Hjerneorganoider er en laboratoriedyrket cellekultur. Selvom de ikke er miniatureudgaver af hjerner, har de afgørende aspekter af hjernens funktion og struktur, såsom neuroner og andre hjerneceller, der er nødvendige for kognitive evner som indlæring og hukommelse. 

Ifølge en af ​​forfatterne, professor Thomas Hartung fra Johns Hopkins University, mens siliciumbaserede computere udmærker sig i numeriske beregninger, er hjerner overlegne lærende. Han nævnte eksemplet med AlphaGo, AI, der besejrede verdens bedste Go-spiller i 2017. AlphaGo blev trænet på data fra 160,000 spil, hvilket ville tage en person at spille fem timer dagligt over 175 år at opleve. 

Ikke alene er hjerner bedre til at lære, men de er også mere energieffektive. For eksempel kunne den energi, der kræves for at træne AlphaGo, støtte en aktiv voksen i ti år. Ifølge Hartung besidder hjerner også en utrolig evne til at lagre information, anslået til 2,500 terabyte. Mens siliciumcomputere er ved at nå deres grænser, indeholder den menneskelige hjerne omkring 100 milliarder neuroner forbundet via over 10^15 forbindelsespunkter, en enorm effektforskel sammenlignet med eksisterende teknologi.

Forstyrrende påvirkning

Potentialet for organoid intelligens (OI) strækker sig ud over computere til medicin. På grund af en banebrydende teknik udviklet af nobelpristagere John Gurdon og Shinya Yamanaka, kan hjerneorganoider genereres fra voksent væv. Denne funktion giver forskere mulighed for at skabe personlige hjerneorganoider ved hjælp af hudprøver fra patienter med neurologiske lidelser som Alzheimers. De kan derefter udføre forskellige tests for at undersøge virkningerne af genetiske faktorer, medicin og toksiner på disse tilstande.

Hartung forklarede, at OI også kunne bruges til at studere de kognitive aspekter af neurologiske sygdomme. For eksempel kunne forskere sammenligne hukommelsesdannelse i organoider, der stammer fra raske individer og dem med Alzheimers, i et forsøg på at afhjælpe de relaterede mangler. Derudover kunne OI bruges til at undersøge, om visse stoffer, såsom pesticider, bidrager til hukommelses- eller indlæringsproblemer.

Men at skabe menneskelige hjerneorganoider med evnen til at lære, huske og interagere med deres omgivelser introducerer komplekse etiske bekymringer. Spørgsmål opstår, såsom om disse organoider kunne opnå bevidsthed - selv i en grundlæggende form - opleve smerte eller lidelse, og hvilke rettigheder individer skal have med hensyn til hjerneorganoider skabt fra deres celler. Forskerne er fuldt ud bevidste om disse udfordringer. Hartung understregede, at et afgørende aspekt af deres vision er at udvikle OI etisk og med socialt ansvar. For at løse dette har forskerne samarbejdet med etikere lige fra begyndelsen for at implementere en "indlejret etik"-tilgang. 

Implikationer af biocomputere drevet af menneskelige hjerneceller

Bredere implikationer af biocomputere drevet af menneskelige hjerneceller kan omfatte: 

• Organoid intelligens, der fører til personlig medicin til personer, der kæmper med hjerneskader eller sygdomme, hvilket giver mulighed for mere effektive behandlinger. Denne udvikling kan resultere i, at seniorer lever et mere selvstændigt liv med reduceret sygdomsbyrde og forbedret livskvalitet.
• Nye tværindustrielle samarbejdsmuligheder med biotek- og medicinalindustrien, hvilket potentielt kan føre til økonomisk vækst og jobskabelse i disse sektorer.
• Fremskridt i nationale sundhedssystemer. Regeringer er muligvis nødt til at investere i denne teknologi for at bevare en konkurrencefordel og forbedre resultaterne for folkesundheden, hvilket kan føre til debatter om tildeling og prioritering af midler.
• Innovation på andre områder, såsom kunstig intelligens, robotteknologi og bioinformatik, da forskere søger at integrere biocomputation for at udvide eller øge funktionaliteten af ​​eksisterende teknologier. 
• Øget efterspørgsel efter kvalificeret arbejdskraft inden for bioteknologi og relaterede områder. Dette skift kunne kræve nye uddannelses- og omskolingsprogrammer.
• Etiske bekymringer omkring brugen af ​​menneskelige celler og væv inde i elektronik, såvel som potentialet for udnyttelse af disse teknologier til andre formål end sundhedspleje, såsom biovåben eller kosmetiske forbedringer.
• Der kræves nye love og regler for at styre brugen, udviklingen og anvendelsen af ​​denne teknologi, der balancerer innovation med etiske overvejelser og offentlig sikkerhed.
• Organoid intelligens forværrer de eksisterende forskelle i sundhedsadgang og -resultater, da rigere nationer og enkeltpersoner er mere tilbøjelige til at drage fordel af teknologien. At løse dette problem kan kræve globalt samarbejde og ressourcedeling for at sikre en retfærdig fordeling af fordelene ved denne teknologi.

Spørgsmål at overveje

• Hvad kan være de andre potentielle udfordringer ved at udvikle organoid intelligens?
• Hvordan kan forskere sikre, at disse bio-maskine hybrider udvikles og bruges ansvarligt?