Biocomputadores alimentados por células cerebrais humanas: um passo em direção à inteligência organoide

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  Previsão Quantumrun
• 27 de Setembro de 2023

Resumo do insight

Os pesquisadores estão desenvolvendo biocomputadores usando organoides cerebrais, que possuem funções cerebrais cruciais e aspectos estruturais. Estes biocomputadores têm o potencial de revolucionar a medicina personalizada, impulsionar o crescimento económico nas indústrias biotecnológicas e criar procura de mão-de-obra qualificada. No entanto, as preocupações éticas, as novas leis e regulamentos e o potencial agravamento das disparidades nos cuidados de saúde devem ser abordados à medida que esta tecnologia avança.

Contexto de biocomputadores alimentados por células cerebrais humanas

Pesquisadores de diversas áreas estão colaborando para desenvolver biocomputadores inovadores que usam culturas tridimensionais de células cerebrais, conhecidas como organoides cerebrais, como base biológica. Seu plano para atingir esse objetivo está descrito em um artigo de 2023 publicado na revista científica Fronteiras da Ciência. Os organoides cerebrais são uma cultura de células cultivadas em laboratório. Embora não sejam versões em miniatura de cérebros, possuem aspectos cruciais da função e estrutura cerebral, como neurônios e outras células cerebrais necessárias para habilidades cognitivas como aprendizagem e memória. 

De acordo com um dos autores, o professor Thomas Hartung, da Universidade Johns Hopkins, embora os computadores baseados em silício sejam excelentes em cálculos numéricos, os cérebros aprendem melhor. Ele citou o exemplo do AlphaGo, a IA que derrotou o melhor jogador de Go do mundo em 2017. O AlphaGo foi treinado com dados de 160,000 jogos, o que levaria uma pessoa jogando cinco horas diárias ao longo de 175 anos para experimentar. 

Os cérebros não apenas aprendem melhor, mas também são mais eficientes em termos energéticos. Por exemplo, a energia necessária para treinar o AlphaGo poderia sustentar um adulto ativo durante dez anos. Segundo Hartung, os cérebros também possuem uma capacidade incrível de armazenar informações, estimada em 2,500 terabytes. Enquanto os computadores de silício atingem os seus limites, o cérebro humano contém cerca de 100 mil milhões de neurónios ligados através de mais de 10^15 pontos de ligação, uma tremenda diferença de potência em comparação com a tecnologia existente.

Impacto disruptivo

O potencial da inteligência organoide (OI) vai além da computação e chega à medicina. Devido a uma técnica pioneira desenvolvida pelos ganhadores do Prêmio Nobel John Gurdon e Shinya Yamanaka, organoides cerebrais podem ser gerados a partir de tecidos adultos. Esse recurso permite que os pesquisadores criem organoides cerebrais personalizados usando amostras de pele de pacientes com distúrbios neurológicos como o Alzheimer. Eles podem então realizar vários testes para examinar os efeitos de fatores genéticos, medicamentos e toxinas nessas condições.

Hartung explicou que a OI também poderia ser usada para estudar os aspectos cognitivos das doenças neurológicas. Por exemplo, os pesquisadores poderiam comparar a formação de memória em organoides derivados de indivíduos saudáveis ​​e daqueles com Alzheimer, tentando remediar os déficits relacionados. Além disso, a IO poderia ser usada para investigar se certas substâncias, como os pesticidas, contribuem para problemas de memória ou de aprendizagem.

No entanto, a criação de organoides cerebrais humanos com a capacidade de aprender, lembrar e interagir com o ambiente introduz preocupações éticas complexas. Surgem questões como se esses organoides poderiam atingir a consciência - mesmo de uma forma básica - experimentar dor ou sofrimento e quais direitos os indivíduos deveriam ter em relação aos organoides cerebrais criados a partir de suas células. Os pesquisadores estão plenamente conscientes desses desafios. Hartung enfatizou que um aspecto crucial da sua visão é desenvolver a IA de forma ética e com responsabilidade social. Para resolver isto, os investigadores têm colaborado com especialistas em ética desde o início para implementar uma abordagem de “ética incorporada”. 

Implicações de biocomputadores alimentados por células cerebrais humanas

Implicações mais amplas de biocomputadores alimentados por células cerebrais humanas podem incluir: 

• Inteligência organoide levando à medicina personalizada para indivíduos que sofrem de lesões ou doenças cerebrais, permitindo tratamentos mais eficazes. Este desenvolvimento poderá fazer com que os idosos vivam vidas mais independentes, com redução da carga de doenças e melhoria da qualidade de vida.
• Novas oportunidades de colaboração intersetorial com as indústrias biotecnológica e farmacêutica, conduzindo potencialmente ao crescimento económico e à criação de emprego nestes setores.
• Avanços nos sistemas nacionais de saúde. Os governos poderão necessitar de investir nesta tecnologia para manter uma vantagem competitiva e melhorar os resultados de saúde pública, o que poderá levar a debates em torno da atribuição de financiamento e da priorização.
• Inovação em outros campos, como inteligência artificial, robótica e bioinformática, à medida que os investigadores procuram integrar a biocomputação para ampliar ou aumentar a funcionalidade das tecnologias existentes. 
• Aumento da demanda por mão de obra qualificada em biotecnologia e áreas afins. Esta mudança poderá exigir novos programas de educação e reciclagem.
• Preocupações éticas em torno da utilização de células e tecidos humanos em componentes eletrónicos, bem como o potencial de exploração destas tecnologias para outros fins que não os cuidados de saúde, como armas biológicas ou melhorias cosméticas.
• São necessárias novas leis e regulamentos para reger a utilização, o desenvolvimento e a aplicação desta tecnologia, equilibrando a inovação com considerações éticas e de segurança pública.
• A inteligência organoide agrava as disparidades existentes no acesso e nos resultados dos cuidados de saúde, uma vez que as nações e os indivíduos mais ricos têm maior probabilidade de beneficiar da tecnologia. A resolução desta questão pode exigir colaboração global e partilha de recursos para garantir uma distribuição equitativa dos benefícios desta tecnologia.

Questões a considerar

• Quais poderiam ser os outros desafios potenciais no desenvolvimento da inteligência organoide?
• Como podem os investigadores garantir que estes híbridos de biomáquinas sejam desenvolvidos e utilizados de forma responsável?