Biocomputer alimentati da cellule cerebrali umane: un passo verso l’intelligenza organoide

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  Preveggenza quantistica
• 27 settembre 2023

Riepilogo approfondimenti

I ricercatori stanno sviluppando biocomputer utilizzando organoidi cerebrali, che possiedono funzioni cerebrali cruciali e aspetti strutturali. Questi biocomputer hanno il potenziale per rivoluzionare la medicina personalizzata, stimolare la crescita economica nelle industrie biotecnologiche e creare domanda di manodopera qualificata. Tuttavia, con l’avanzare di questa tecnologia è necessario affrontare le preoccupazioni etiche, le nuove leggi e regolamenti e il potenziale peggioramento delle disparità sanitarie.

Biocomputer alimentati dal contesto delle cellule cerebrali umane

Ricercatori provenienti da vari campi stanno collaborando per sviluppare biocomputer innovativi che utilizzano colture tridimensionali di cellule cerebrali, note come organoidi cerebrali, come base biologica. Il loro piano per raggiungere questo obiettivo è delineato in un articolo del 2023 pubblicato sulla rivista scientifica Frontiere della scienza. Gli organoidi cerebrali sono una coltura cellulare coltivata in laboratorio. Sebbene non siano versioni in miniatura del cervello, possiedono aspetti cruciali della funzione e della struttura del cervello, come i neuroni e altre cellule cerebrali necessarie per abilità cognitive come l’apprendimento e la memoria. 

Secondo uno degli autori, il professor Thomas Hartung della Johns Hopkins University, mentre i computer basati sul silicio eccellono nei calcoli numerici, il cervello apprende meglio. Ha citato l'esempio di AlphaGo, l'intelligenza artificiale che ha sconfitto il miglior giocatore di Go del mondo nel 2017. AlphaGo è stato addestrato sui dati di 160,000 giochi, un'esperienza che richiederebbe una persona che gioca cinque ore al giorno per oltre 175 anni. 

Non solo il cervello apprende meglio, ma è anche più efficiente dal punto di vista energetico. Ad esempio, l’energia necessaria per addestrare AlphaGo potrebbe sostenere un adulto attivo per dieci anni. Secondo Hartung, il cervello possiede anche un’incredibile capacità di immagazzinare informazioni, stimata in 2,500 terabyte. Mentre i computer al silicio stanno raggiungendo i loro limiti, il cervello umano contiene circa 100 miliardi di neuroni collegati tramite oltre 10^15 punti di connessione, un’enorme differenza di potenza rispetto alla tecnologia esistente.

Impatto dirompente

Il potenziale dell’intelligenza organoide (OI) si estende oltre l’informatica e si estende alla medicina. Grazie a una tecnica pionieristica sviluppata dai premi Nobel John Gurdon e Shinya Yamanaka, gli organoidi cerebrali possono essere generati da tessuti adulti. Questa funzionalità consente ai ricercatori di creare organoidi cerebrali personalizzati utilizzando campioni di pelle di pazienti con disturbi neurologici come l'Alzheimer. Possono quindi condurre vari test per esaminare gli effetti di fattori genetici, farmaci e tossine su queste condizioni.

Hartung ha spiegato che l'OI potrebbe essere utilizzata anche per studiare gli aspetti cognitivi delle malattie neurologiche. Ad esempio, i ricercatori potrebbero confrontare la formazione della memoria negli organoidi derivati ​​da individui sani e in quelli affetti da Alzheimer, tentando di rimediare ai relativi deficit. Inoltre, l’OI potrebbe essere utilizzata per indagare se determinate sostanze, come i pesticidi, contribuiscono a problemi di memoria o di apprendimento.

Tuttavia, la creazione di organoidi del cervello umano con la capacità di apprendere, ricordare e interagire con l’ambiente circostante introduce complesse preoccupazioni etiche. Sorgono domande, ad esempio se questi organoidi possano raggiungere la coscienza, anche in una forma elementare, provare dolore o sofferenza e quali diritti dovrebbero avere gli individui riguardo agli organoidi cerebrali creati dalle loro cellule. I ricercatori sono pienamente consapevoli di queste sfide. Hartung ha sottolineato che un aspetto cruciale della loro visione è sviluppare l'OI in modo etico e con responsabilità sociale. Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno collaborato fin dall’inizio con esperti di etica per implementare un approccio di “etica incorporata”. 

Implicazioni dei biocomputer alimentati da cellule cerebrali umane

Implicazioni più ampie dei biocomputer alimentati da cellule cerebrali umane possono includere: 

• Intelligenza organoide che porta alla medicina personalizzata per individui alle prese con lesioni o malattie cerebrali, consentendo trattamenti più efficaci. Questo sviluppo potrebbe portare gli anziani a vivere una vita più indipendente con un carico di malattie ridotto e una migliore qualità della vita.
• Nuove opportunità di collaborazione intersettoriale con le industrie biotecnologiche e farmaceutiche, che potrebbero portare alla crescita economica e alla creazione di posti di lavoro in questi settori.
• I progressi nei sistemi sanitari nazionali. I governi potrebbero dover investire in questa tecnologia per mantenere un vantaggio competitivo e migliorare i risultati in materia di sanità pubblica, il che potrebbe portare a dibattiti sull’assegnazione dei finanziamenti e sulla definizione delle priorità.
• Innovazione in altri campi, come l’intelligenza artificiale, la robotica e la bioinformatica, poiché i ricercatori cercano di integrare il biocalcolo per estendere o aumentare la funzionalità delle tecnologie esistenti. 
• Aumento della domanda di manodopera qualificata nelle biotecnologie e nei settori correlati. Questo cambiamento potrebbe richiedere nuovi programmi di istruzione e riqualificazione.
• Preoccupazioni etiche riguardanti l'uso di cellule e tessuti umani all'interno dell'elettronica, nonché il potenziale di sfruttamento di queste tecnologie per scopi diversi dall'assistenza sanitaria, come armi biologiche o miglioramenti cosmetici.
• Sono necessarie nuove leggi e regolamenti per disciplinare l’uso, lo sviluppo e l’applicazione di questa tecnologia, bilanciando l’innovazione con considerazioni etiche e sicurezza pubblica.
• L’intelligenza organoide peggiora le disparità esistenti nell’accesso e nei risultati dell’assistenza sanitaria, poiché le nazioni e gli individui più ricchi hanno maggiori probabilità di beneficiare della tecnologia. Affrontare questo problema potrebbe richiedere una collaborazione globale e una condivisione delle risorse per garantire un’equa distribuzione dei vantaggi di questa tecnologia.

Domande da considerare

• Quali potrebbero essere le altre potenziali sfide nello sviluppo dell’intelligenza organoide?
• Come possono i ricercatori garantire che questi ibridi di bio-macchine siano sviluppati e utilizzati in modo responsabile?