Biodatamaskiner drevet av menneskelige hjerneceller: Et skritt mot organoid intelligens

• Forfatter:
• forfatternavn

  Quantumrun Foresight
• September 27, 2023

Oppsummering av innsikt

Forskere utvikler biodatamaskiner ved hjelp av hjerneorganoider, som har avgjørende hjernefunksjon og strukturaspekter. Disse biodatamaskinene har potensial til å revolusjonere personlig medisin, drive økonomisk vekst i bioteknologiske industrier og skape etterspørsel etter dyktig arbeidskraft. Etiske bekymringer, nye lover og forskrifter og potensiell forverring av helseforskjeller må imidlertid tas opp etter hvert som denne teknologien skrider frem.

Biodatamaskiner drevet av menneskelige hjerneceller kontekst

Forskere fra ulike felt samarbeider for å utvikle banebrytende biodatamaskiner som bruker tredimensjonale hjernecellekulturer, kjent som hjerneorganoider, som det biologiske grunnlaget. Planen deres for å nå dette målet er skissert i en artikkel fra 2023 publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Frontiers in Science. Hjerneorganoider er en laboratoriedyrket cellekultur. Selv om de ikke er miniatyrversjoner av hjerner, har de avgjørende aspekter av hjernens funksjon og struktur, som nevroner og andre hjerneceller som er nødvendige for kognitive evner som læring og hukommelse. 

Ifølge en av forfatterne, professor Thomas Hartung fra Johns Hopkins University, mens silisiumbaserte datamaskiner utmerker seg i numeriske beregninger, er hjerner overlegne elever. Han nevnte eksemplet med AlphaGo, AI-en som beseiret verdens beste Go-spiller i 2017. AlphaGo ble trent på data fra 160,000 175 spill, noe som ville ta en person som spiller fem timer daglig over XNUMX år å oppleve. 

Ikke bare lærer hjernen bedre, men de er også mer energieffektive. For eksempel kan energien som kreves for å trene AlphaGo støtte en aktiv voksen i ti år. Ifølge Hartung har hjerner også en utrolig evne til å lagre informasjon, anslått til 2,500 terabyte. Mens silisiumdatamaskiner når sine grenser, inneholder den menneskelige hjernen omtrent 100 milliarder nevroner koblet sammen via over 10^15 tilkoblingspunkter, en enorm kraftforskjell sammenlignet med eksisterende teknologi.

Forstyrrende påvirkning

Potensialet til organoid intelligens (OI) strekker seg utover databehandling til medisin. På grunn av en banebrytende teknikk utviklet av nobelprisvinnerne John Gurdon og Shinya Yamanaka, kan hjerneorganoider genereres fra voksent vev. Denne funksjonen lar forskere lage personlige hjerneorganoider ved å bruke hudprøver fra pasienter med nevrologiske lidelser som Alzheimers. De kan deretter utføre ulike tester for å undersøke effekten av genetiske faktorer, medisiner og giftstoffer på disse forholdene.

Hartung forklarte at OI også kunne brukes til å studere de kognitive aspektene ved nevrologiske sykdommer. For eksempel kan forskere sammenligne hukommelsesdannelse i organoider avledet fra friske individer og de med Alzheimers, og forsøke å rette opp de relaterte underskuddene. I tillegg kan OI brukes til å undersøke om visse stoffer, for eksempel plantevernmidler, bidrar til hukommelses- eller læringsproblemer.

Å lage menneskelige hjerneorganoider med evnen til å lære, huske og samhandle med omgivelsene introduserer imidlertid komplekse etiske bekymringer. Spørsmål oppstår, for eksempel om disse organoidene kunne oppnå bevissthet – selv i en grunnleggende form – oppleve smerte eller lidelse og hvilke rettigheter individer bør ha angående hjerneorganoider skapt fra cellene deres. Forskerne er fullt klar over disse utfordringene. Hartung understreket at et avgjørende aspekt ved deres visjon er å utvikle OI etisk og med sosialt ansvar. For å løse dette har forskerne samarbeidet med etikere helt fra starten for å implementere en «embedded ethics»-tilnærming. 

Implikasjoner av biodatamaskiner drevet av menneskelige hjerneceller

Større implikasjoner av biodatamaskiner drevet av menneskelige hjerneceller kan omfatte: 

• Organoid intelligens som fører til personlig medisin for individer som sliter med hjerneskader eller sykdommer, noe som muliggjør mer effektive behandlinger. Denne utviklingen kan føre til at eldre lever mer selvstendige liv med redusert sykdomsbyrde og bedre livskvalitet.
• Nye tverrindustrielle samarbeidsmuligheter med bioteknologi- og farmasøytisk industri, som potensielt kan føre til økonomisk vekst og jobbskaping i disse sektorene.
• Fremskritt i nasjonale helsevesen. Regjeringer må kanskje investere i denne teknologien for å opprettholde et konkurransefortrinn og forbedre folkehelseresultatene, noe som kan føre til debatter rundt tildeling og prioritering av midler.
• Innovasjon på andre felt, som kunstig intelligens, robotikk og bioinformatikk, ettersom forskere søker å integrere bioberegning for å utvide eller øke funksjonaliteten til eksisterende teknologier. 
• Økt etterspørsel etter faglært arbeidskraft innen bioteknologi og relaterte felt. Dette skiftet kan kreve nye utdannings- og omskoleringsprogrammer.
• Etiske bekymringer rundt bruken av menneskelige celler og vev inne i elektronikk, samt potensialet for utnyttelse av disse teknologiene til andre formål enn helsetjenester, for eksempel biovåpen eller kosmetiske forbedringer.
• Nye lover og forskrifter som kreves for å styre bruk, utvikling og anvendelse av denne teknologien, balanserer innovasjon med etiske hensyn og offentlig sikkerhet.
• Organoid intelligens forverrer de eksisterende forskjellene i tilgang til helsetjenester og resultater, ettersom rikere nasjoner og enkeltpersoner er mer sannsynlig å dra nytte av teknologien. Å løse dette problemet kan kreve globalt samarbeid og ressursdeling for å sikre rettferdig fordeling av fordelene med denne teknologien.

Spørsmål å vurdere

• Hva kan være de andre potensielle utfordringene ved å utvikle organoid intelligens?
• Hvordan kan forskere sikre at disse biomaskinhybridene utvikles og brukes ansvarlig?