คอมพิวเตอร์ชีวภาพที่ขับเคลื่อนโดยเซลล์สมองของมนุษย์: ก้าวสู่ความฉลาดทางออร์แกนอยด์

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• September 27, 2023

สรุปข้อมูลเชิงลึก

นักวิจัยกำลังพัฒนาคอมพิวเตอร์ชีวภาพโดยใช้ออร์การอยด์ในสมอง ซึ่งมีการทำงานของสมองและโครงสร้างที่สำคัญ คอมพิวเตอร์ชีวภาพเหล่านี้มีศักยภาพในการปฏิวัติการแพทย์เฉพาะบุคคล ขับเคลื่อนการเติบโตทางเศรษฐกิจในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพ และสร้างความต้องการแรงงานที่มีทักษะ อย่างไรก็ตาม ข้อกังวลด้านจริยธรรม กฎหมายและข้อบังคับใหม่ และความเหลื่อมล้ำด้านการดูแลสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นแย่ลง จะต้องได้รับการแก้ไขในขณะที่เทคโนโลยีนี้ก้าวหน้า

คอมพิวเตอร์ชีวภาพที่ขับเคลื่อนโดยบริบทของเซลล์สมองของมนุษย์

นักวิจัยจากสาขาต่างๆ กำลังร่วมมือกันพัฒนาคอมพิวเตอร์ชีวภาพที่ก้าวล้ำซึ่งใช้การเพาะเลี้ยงเซลล์สมองสามมิติ หรือที่เรียกว่าออร์การอยด์ในสมอง เป็นรากฐานทางชีววิทยา แผนการของพวกเขาในการบรรลุเป้าหมายนี้มีระบุไว้ในบทความปี 2023 ที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ พรมแดนในวิทยาศาสตร์. สารอินทรีย์ในสมองเป็นการเพาะเลี้ยงเซลล์ในห้องปฏิบัติการ แม้ว่าพวกมันจะไม่ใช่สมองรุ่นจิ๋ว แต่ก็มีแง่มุมที่สำคัญของการทำงานและโครงสร้างของสมอง เช่น เซลล์ประสาทและเซลล์สมองอื่นๆ ที่จำเป็นสำหรับความสามารถด้านการรับรู้ เช่น การเรียนรู้และความจำ 

ตามที่ผู้เขียนคนหนึ่ง ศาสตราจารย์ Thomas Hartung จากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins กล่าว ในขณะที่คอมพิวเตอร์ที่ใช้ซิลิคอนเป็นเลิศในการคำนวณตัวเลข สมองเป็นผู้เรียนที่เหนือกว่า เขาอ้างถึงตัวอย่างของ AlphaGo ซึ่งเป็น AI ที่เอาชนะผู้เล่น Go อันดับต้นๆ ของโลกในปี 2017 AlphaGo ได้รับการฝึกอบรมเกี่ยวกับข้อมูลจากเกม 160,000 เกม ซึ่งจะทำให้คนที่เล่นเกมห้าชั่วโมงต่อวันเป็นเวลากว่า 175 ปีจึงจะสัมผัสได้ 

สมองไม่เพียงแต่เป็นผู้เรียนที่ดีขึ้นเท่านั้น แต่ยังประหยัดพลังงานอีกด้วย ตัวอย่างเช่น พลังงานที่จำเป็นในการฝึก AlphaGo สามารถรองรับผู้ใหญ่ที่กระตือรือร้นได้เป็นเวลาสิบปี จากข้อมูลของ Hartung สมองยังมีความสามารถอันเหลือเชื่อในการจัดเก็บข้อมูล โดยมีขนาดประมาณ 2,500 เทราไบต์ ในขณะที่คอมพิวเตอร์ซิลิคอนกำลังถึงขีดจำกัด สมองของมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์ประสาทประมาณ 100 พันล้านเซลล์ที่เชื่อมต่อผ่านจุดเชื่อมต่อมากกว่า 10^15 จุด ซึ่งมีความแตกต่างด้านพลังงานอย่างมากเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีที่มีอยู่

ผลกระทบก่อกวน

ศักยภาพของ Organoid Intelligence (OI) ขยายขอบเขตไปไกลกว่าการคำนวณไปสู่การแพทย์ เนื่องจากเทคนิคบุกเบิกที่พัฒนาโดยผู้ได้รับรางวัลโนเบล John Gurdon และ Shinya Yamanaka สารอินทรีย์ในสมองจึงถูกสร้างขึ้นจากเนื้อเยื่อของผู้ใหญ่ได้ คุณลักษณะนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถสร้างออร์แกนอยด์ในสมองส่วนบุคคลได้โดยใช้ตัวอย่างผิวหนังจากผู้ป่วยที่มีความผิดปกติทางระบบประสาท เช่น อัลไซเมอร์ จากนั้นจึงทำการทดสอบต่างๆ เพื่อตรวจสอบผลกระทบของปัจจัยทางพันธุกรรม ยา และสารพิษต่อสภาวะเหล่านี้

Hartung อธิบายว่า OI ยังสามารถใช้เพื่อศึกษาแง่มุมการรับรู้ของโรคทางระบบประสาทได้ ตัวอย่างเช่น นักวิจัยสามารถเปรียบเทียบการสร้างความจำในสารอินทรีย์ที่ได้มาจากบุคคลที่มีสุขภาพดีและผู้ที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ โดยพยายามแก้ไขการขาดดุลที่เกี่ยวข้อง นอกจากนี้ OI ยังสามารถใช้เพื่อตรวจสอบว่าสารบางชนิด เช่น ยาฆ่าแมลง มีส่วนช่วยในการจดจำหรือปัญหาการเรียนรู้หรือไม่

อย่างไรก็ตาม การสร้างออร์แกนอยด์ในสมองมนุษย์ที่มีความสามารถในการเรียนรู้ จดจำ และมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งรอบตัวทำให้เกิดข้อกังวลด้านจริยธรรมที่ซับซ้อน มีคำถามเกิดขึ้น เช่น สารอินทรีย์เหล่านี้สามารถบรรลุจิตสำนึกได้หรือไม่ แม้จะอยู่ในรูปแบบพื้นฐาน จะได้รับความเจ็บปวดหรือความทุกข์ทรมาน และบุคคลมีสิทธิ์ใดบ้างเกี่ยวกับสารอินทรีย์ในสมองที่สร้างขึ้นจากเซลล์ของพวกเขา นักวิจัยตระหนักดีถึงความท้าทายเหล่านี้ Hartung เน้นย้ำว่าวิสัยทัศน์ที่สำคัญของพวกเขาคือการพัฒนา OI อย่างมีจริยธรรมและมีความรับผิดชอบต่อสังคม เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิจัยได้ร่วมมือกับนักจริยธรรมตั้งแต่เริ่มแรกเพื่อใช้แนวทาง "จริยธรรมแบบฝัง" 

ผลกระทบของคอมพิวเตอร์ชีวภาพที่ขับเคลื่อนโดยเซลล์สมองของมนุษย์

ผลกระทบที่กว้างขึ้นของคอมพิวเตอร์ชีวภาพที่ขับเคลื่อนโดยเซลล์สมองของมนุษย์อาจรวมถึง: 

• หน่วยสืบราชการลับออร์แกนอยด์ที่นำไปสู่การรักษาเฉพาะบุคคลสำหรับบุคคลที่ต้องดิ้นรนกับอาการบาดเจ็บที่สมองหรือการเจ็บป่วย ช่วยให้การรักษามีประสิทธิภาพมากขึ้น การพัฒนานี้อาจส่งผลให้ผู้สูงอายุมีชีวิตที่เป็นอิสระมากขึ้นโดยลดภาระโรคและคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น
• โอกาสในการทำงานร่วมกันข้ามอุตสาหกรรมใหม่กับอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพและเภสัชกรรม ซึ่งอาจนำไปสู่การเติบโตทางเศรษฐกิจและการสร้างงานในภาคส่วนเหล่านี้
• ความก้าวหน้าในระบบการรักษาพยาบาลของประเทศ รัฐบาลอาจจำเป็นต้องลงทุนในเทคโนโลยีนี้เพื่อรักษาความได้เปรียบทางการแข่งขันและปรับปรุงผลลัพธ์ด้านสาธารณสุข ซึ่งอาจนำไปสู่การถกเถียงเกี่ยวกับการจัดสรรเงินทุนและการจัดลำดับความสำคัญ
• นวัตกรรมในสาขาอื่นๆ เช่น ปัญญาประดิษฐ์ หุ่นยนต์ และชีวสารสนเทศศาสตร์ ในขณะที่นักวิจัยพยายามบูรณาการการประมวลผลทางชีวภาพเพื่อขยายหรือเสริมการทำงานของเทคโนโลยีที่มีอยู่ 
• ความต้องการแรงงานที่มีทักษะในด้านเทคโนโลยีชีวภาพและสาขาที่เกี่ยวข้องเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงนี้อาจจำเป็นต้องมีโปรแกรมการศึกษาและการฝึกอบรมใหม่
• ข้อกังวลด้านจริยธรรมที่เกี่ยวข้องกับการใช้เซลล์และเนื้อเยื่อของมนุษย์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตลอดจนศักยภาพในการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีเหล่านี้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นนอกเหนือจากการดูแลสุขภาพ เช่น อาวุธชีวภาพหรือการเพิ่มประสิทธิภาพด้านความงาม
• จำเป็นต้องมีกฎหมายและข้อบังคับใหม่เพื่อควบคุมการใช้ การพัฒนา และการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ สร้างสมดุลระหว่างนวัตกรรมกับการพิจารณาด้านจริยธรรมและความปลอดภัยสาธารณะ
• ข้อมูลข่าวกรองด้านออร์แกนอยด์ทำให้ความเหลื่อมล้ำในการเข้าถึงบริการสุขภาพและผลลัพธ์แย่ลง เนื่องจากประเทศที่ร่ำรวยและบุคคลที่มีแนวโน้มที่จะได้รับประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้มากขึ้น การแก้ไขปัญหานี้อาจต้องใช้ความร่วมมือระดับโลกและการแบ่งปันทรัพยากรเพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายประโยชน์ของเทคโนโลยีนี้เป็นไปอย่างเท่าเทียมกัน

คำถามที่ต้องพิจารณา

• อะไรคือความท้าทายที่อาจเกิดขึ้นในการพัฒนาความฉลาดทางออร์แกนอยด์?
• นักวิจัยจะมั่นใจได้อย่างไรว่าไบโอแมชชีนไฮบริดเหล่านี้ได้รับการพัฒนาและใช้อย่างมีความรับผิดชอบ