Bioračunalniki, ki jih poganjajo človeške možganske celice: korak k organoidni inteligenci

• Avtor:
• ime avtorja

  Quantumrun Foresight
• September 27, 2023

Povzetek vpogleda

Raziskovalci razvijajo bioračunalnike z uporabo možganskih organoidov, ki imajo ključne vidike delovanja in strukture možganov. Ti bioračunalniki imajo potencial, da revolucionirajo personalizirano medicino, spodbudijo gospodarsko rast v biotehnoloških panogah in ustvarijo povpraševanje po kvalificirani delovni sili. Vendar pa je treba z napredkom te tehnologije obravnavati etične pomisleke, nove zakone in predpise ter morebitno poslabšanje razlik v zdravstvenem varstvu.

Kontekst bioračunalnikov, ki jih poganjajo človeške možganske celice

Raziskovalci z različnih področij sodelujejo pri razvoju revolucionarnih bioračunalnikov, ki kot biološko osnovo uporabljajo tridimenzionalne kulture možganskih celic, znane kot možganski organoidi. Njihov načrt za dosego tega cilja je opisan v članku iz leta 2023, objavljenem v znanstveni reviji Meje v znanosti. Možganski organoidi so v laboratoriju vzgojena celična kultura. Čeprav niso miniaturne različice možganov, imajo ključne vidike delovanja in strukture možganov, kot so nevroni in druge možganske celice, potrebne za kognitivne sposobnosti, kot sta učenje in spomin. 

Po besedah ​​enega od avtorjev, profesorja Thomasa Hartunga z Univerze Johns Hopkins, so silicijevi računalniki odlični v numeričnih izračunih, vendar so možgani boljši učenci. Navedel je primer AlphaGo, umetne inteligence, ki je leta 2017 premagal najboljšega igralca igre Go na svetu. AlphaGo je bil usposobljen na podlagi podatkov iz 160,000 iger, kar bi oseba, ki igra pet ur na dan v 175 letih, izkusila. 

Ne samo, da se možgani bolje učijo, ampak so tudi bolj energetsko učinkoviti. Na primer, energija, potrebna za usposabljanje AlphaGo, bi lahko podpirala aktivno odraslo osebo deset let. Po Hartungovih besedah ​​imajo možgani tudi neverjetno sposobnost shranjevanja informacij, ocenjeno na 2,500 terabajtov. Medtem ko silicijevi računalniki dosegajo svoje meje, človeški možgani vsebujejo približno 100 milijard nevronov, povezanih prek več kot 10^15 povezovalnih točk, kar je velikanska razlika v moči v primerjavi z obstoječo tehnologijo.

Moteč vpliv

Potencial organoidne inteligence (OI) sega onkraj računalništva v medicino. Zaradi pionirske tehnike, ki sta jo razvila Nobelova nagrajenca John Gurdon in Shinya Yamanaka, je mogoče možganske organoide ustvariti iz tkiv odraslih. Ta funkcija raziskovalcem omogoča ustvarjanje prilagojenih možganskih organoidov z uporabo vzorcev kože bolnikov z nevrološkimi motnjami, kot je Alzheimerjeva bolezen. Nato lahko izvedejo različne teste za preučevanje učinkov genetskih dejavnikov, zdravil in toksinov na ta stanja.

Hartung je pojasnil, da bi lahko OI uporabili tudi za preučevanje kognitivnih vidikov nevroloških bolezni. Na primer, raziskovalci bi lahko primerjali nastanek spomina v organoidih, pridobljenih iz zdravih posameznikov, in tistih z Alzheimerjevo boleznijo, s čimer bi poskušali odpraviti s tem povezane pomanjkljivosti. Poleg tega bi lahko OI uporabili za raziskovanje, ali nekatere snovi, kot so pesticidi, prispevajo k težavam s spominom ali učenjem.

Vendar pa ustvarjanje človeških možganskih organoidov s sposobnostjo učenja, pomnjenja in interakcije z okolico uvaja kompleksna etična vprašanja. Pojavljajo se vprašanja, na primer, ali lahko ti organoidi dosežejo zavest – tudi v osnovni obliki – izkusijo bolečino ali trpljenje in kakšne pravice bi morali imeti posamezniki glede možganskih organoidov, ustvarjenih iz njihovih celic. Raziskovalci se popolnoma zavedajo teh izzivov. Hartung je poudaril, da je ključni vidik njihove vizije razvoj OI etično in z družbeno odgovornostjo. Da bi to rešili, so raziskovalci že od samega začetka sodelovali z etiki, da bi uvedli pristop "vgrajene etike". 

Posledice bioračunalnikov, ki jih poganjajo človeške možganske celice

Širše posledice bioračunalnikov, ki jih poganjajo človeške možganske celice, lahko vključujejo: 

• Organoidna inteligenca vodi do prilagojene medicine za posameznike, ki se borijo z možganskimi poškodbami ali boleznimi, kar omogoča učinkovitejše zdravljenje. Posledica tega razvoja bi lahko bilo, da bi starejši živeli bolj neodvisno življenje z zmanjšanim bremenom bolezni in izboljšano kakovostjo življenja.
• Nove priložnosti za medpanožno sodelovanje z biotehnološko in farmacevtsko industrijo, kar bi lahko vodilo do gospodarske rasti in ustvarjanja delovnih mest v teh sektorjih.
• Napredek v nacionalnih sistemih zdravstvenega varstva. Vlade bodo morda morale vlagati v to tehnologijo, da bodo ohranile konkurenčno prednost in izboljšale rezultate javnega zdravja, kar bi lahko vodilo do razprav o dodeljevanju sredstev in določanju prednostnih nalog.
• Inovacije na drugih področjih, kot so umetna inteligenca, robotika in bioinformatika, saj si raziskovalci prizadevajo integrirati bioračunalništvo, da bi razširili ali povečali funkcionalnost obstoječih tehnologij. 
• Povečano povpraševanje po kvalificirani delovni sili v biotehnologiji in sorodnih področjih. Ta premik bi lahko zahteval nove programe izobraževanja in preusposabljanja.
• Etični pomisleki v zvezi z uporabo človeških celic in tkiv v elektroniki, pa tudi možnost izkoriščanja teh tehnologij za namene, ki niso zdravstveni, kot je biološko orožje ali kozmetične izboljšave.
• Za uporabo, razvoj in uporabo te tehnologije so potrebni novi zakoni in predpisi, ki bodo uravnotežili inovacije z etičnimi vidiki in javno varnostjo.
• Organoidna inteligenca poslabšuje obstoječe razlike v dostopu do zdravstvene oskrbe in rezultatih, saj je bolj verjetno, da bodo bogatejši narodi in posamezniki imeli koristi od tehnologije. Reševanje te težave bo morda zahtevalo globalno sodelovanje in skupno rabo virov, da se zagotovi pravična porazdelitev prednosti te tehnologije.

Vprašanja, ki jih je treba upoštevati

• Kateri bi lahko bili drugi možni izzivi pri razvoju organoidne inteligence?
• Kako lahko raziskovalci zagotovijo, da se ti hibridi biostrojev razvijajo in uporabljajo odgovorno?