Bioračunala pokretana ljudskim moždanim stanicama: korak prema organoidnoj inteligenciji

• Autor:
• ime autora

  Quantumrun Foresight
• Rujna 27, 2023

Sažetak uvida

Istraživači razvijaju bioračunala koristeći moždane organoide, koji posjeduju ključne aspekte funkcije i strukture mozga. Ova bioračunala imaju potencijal revolucionirati personaliziranu medicinu, potaknuti gospodarski rast u biotehnološkim industrijama i stvoriti potražnju za kvalificiranom radnom snagom. Međutim, etička pitanja, novi zakoni i propisi te potencijalno pogoršanje nejednakosti u zdravstvenoj skrbi moraju se riješiti kako ova tehnologija napreduje.

Kontekst bioračunala koja pokreću ljudske moždane stanice

Istraživači iz različitih područja surađuju na razvoju revolucionarnih bioračunala koja koriste trodimenzionalne kulture moždanih stanica, poznate kao moždani organoidi, kao biološki temelj. Njihov plan za postizanje ovog cilja naveden je u članku iz 2023. objavljenom u znanstvenom časopisu Granice u znanosti. Moždani organoidi su stanična kultura uzgojena u laboratoriju. Iako nisu minijaturne verzije mozga, posjeduju ključne aspekte funkcije i strukture mozga, kao što su neuroni i druge moždane stanice potrebne za kognitivne sposobnosti poput učenja i pamćenja. 

Prema jednom od autora, profesoru Thomasu Hartungu sa Sveučilišta Johns Hopkins, dok se računala temeljena na siliciju ističu u numeričkim izračunima, mozak je bolji učenik. Naveo je primjer AlphaGoa, umjetne inteligencije koja je 2017. godine pobijedila najboljeg svjetskog Go igrača. AlphaGo je treniran na podacima iz 160,000 igara, za što bi osobi koja igra dnevno tijekom 175 godina trebalo pet sati da ih iskusi. 

Ne samo da mozak bolje uči, već je i energetski učinkovitiji. Na primjer, energija potrebna za treniranje AlphaGo-a mogla bi podržavati aktivnu odraslu osobu deset godina. Prema Hartungu, mozak također posjeduje nevjerojatnu sposobnost pohranjivanja informacija, koja se procjenjuje na 2,500 terabajta. Dok silicijska računala dosežu svoje granice, ljudski mozak sadrži otprilike 100 milijardi neurona povezanih preko 10^15 točaka povezivanja, što je ogromna razlika u snazi ​​u usporedbi s postojećom tehnologijom.

Razarajući učinak

Potencijal organoidne inteligencije (OI) proteže se izvan računalstva u medicinu. Zahvaljujući pionirskoj tehnici koju su razvili nobelovci John Gurdon i Shinya Yamanaka, moždani organoidi mogu se generirati iz tkiva odraslih. Ova značajka omogućuje istraživačima stvaranje personaliziranih moždanih organoida pomoću uzoraka kože pacijenata s neurološkim poremećajima poput Alzheimerove bolesti. Zatim mogu provesti različite testove kako bi ispitali učinke genetskih čimbenika, lijekova i toksina na ta stanja.

Hartung je objasnio da bi se OI također mogao koristiti za proučavanje kognitivnih aspekata neuroloških bolesti. Na primjer, istraživači bi mogli usporediti formiranje pamćenja u organoidima dobivenim od zdravih pojedinaca i onih s Alzheimerovom bolešću, pokušavajući ispraviti povezane nedostatke. Osim toga, OI bi se mogao koristiti za istraživanje doprinose li određene tvari, poput pesticida, problemima pamćenja ili učenja.

Međutim, stvaranje organoida ljudskog mozga sa sposobnošću učenja, pamćenja i interakcije s okolinom uvodi složena etička pitanja. Pojavljuju se pitanja, primjerice mogu li ovi organoidi postići svijest - čak i u osnovnom obliku - iskusiti bol ili patnju i koja bi prava pojedinci trebali imati u vezi s moždanim organoidima stvorenim iz njihovih stanica. Istraživači su potpuno svjesni ovih izazova. Hartung je naglasio da je ključni aspekt njihove vizije razviti OI etički i uz društvenu odgovornost. Kako bi to riješili, istraživači su od samog početka surađivali s etičarima kako bi implementirali pristup "ugrađene etike". 

Implikacije bioračunala koja pokreću stanice ljudskog mozga

Šire implikacije bioračunala koja pokreću stanice ljudskog mozga mogu uključivati: 

• Organoidna inteligencija vodi do personalizirane medicine za pojedince koji se bore s ozljedama ili bolestima mozga, što omogućuje učinkovitije tretmane. Ovaj razvoj mogao bi dovesti do toga da starije osobe žive neovisnijim životom sa smanjenim teretom bolesti i poboljšanom kvalitetom života.
• Nove mogućnosti međuindustrijske suradnje s biotehnološkom i farmaceutskom industrijom, koje potencijalno vode gospodarskom rastu i otvaranju radnih mjesta u tim sektorima.
• Napredak u nacionalnim zdravstvenim sustavima. Vlade će možda trebati ulagati u ovu tehnologiju kako bi održale konkurentsku prednost i poboljšale javnozdravstvene rezultate, što bi moglo dovesti do rasprava oko dodjele sredstava i određivanja prioriteta.
• Inovacije u drugim područjima, kao što su umjetna inteligencija, robotika i bioinformatika, budući da istraživači nastoje integrirati bioračunalstvo kako bi proširili ili povećali funkcionalnost postojećih tehnologija. 
• Povećana potražnja za kvalificiranom radnom snagom u biotehnologiji i srodnim područjima. Ova promjena mogla bi zahtijevati nove programe obrazovanja i prekvalifikacije.
• Etička pitanja vezana uz upotrebu ljudskih stanica i tkiva unutar elektronike, kao i mogućnost iskorištavanja ovih tehnologija u druge svrhe osim zdravstvene zaštite, kao što je biološko oružje ili kozmetička poboljšanja.
• Potrebni su novi zakoni i propisi za upravljanje korištenjem, razvojem i primjenom ove tehnologije, balansirajući inovacije s etičkim razmatranjima i javnom sigurnošću.
• Organoidna inteligencija pogoršava postojeće razlike u pristupu zdravstvenoj skrbi i ishodima, budući da je vjerojatnije da će bogatije nacije i pojedinci imati koristi od tehnologije. Rješavanje ovog problema može zahtijevati globalnu suradnju i dijeljenje resursa kako bi se osigurala pravedna raspodjela prednosti ove tehnologije.

Pitanja za razmatranje

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