Биокомпјутери са људским можданим ћелијама: корак ка органоидној интелигенцији

• Аутор:
• ime аутора

  Куантумрун Форесигхт
• Септембар 27, 2023

Сажетак увида

Истраживачи развијају биокомпјутере користећи органоиде мозга, који поседују кључне функције мозга и аспекте структуре. Ови биокомпјутери имају потенцијал да револуционишу персонализовану медицину, покрену економски раст у биотехнолошким индустријама и створе потражњу за квалификованом радном снагом. Међутим, етички проблеми, нови закони и прописи и потенцијално погоршање диспаритета у здравственој заштити морају се позабавити како ова технологија напредује.

Биорачунари покретани контекстом људских можданих ћелија

Истраживачи из различитих области сарађују на развоју револуционарних биокомпјутера који користе тродимензионалне културе ћелија мозга, познате као мождани органоиди, као биолошку основу. Њихов план за постизање овог циља изнет је у чланку објављеном у научном часопису из 2023. Границе у науци. Органоиди мозга су култура ћелија узгојена у лабораторији. Иако нису минијатурне верзије мозга, поседују кључне аспекте мождане функције и структуре, као што су неурони и друге мождане ћелије неопходне за когнитивне способности попут учења и памћења. 

Према једном од аутора, професору Томасу Хартунгу са Универзитета Џонс Хопкинс, док рачунари засновани на силицијуму предњаче у нумеричким прорачунима, мозгови су супериорни у учењу. Он је навео пример АлпхаГо, вештачке интелигенције која је победила најбољег светског играча Го у 2017. АлпхаГо је обучен на основу података из 160,000 игара, за које би особи која игра пет сати дневно током 175 година требало да искуси. 

Не само да су мозгови бољи за учење, већ су и енергетски ефикаснији. На пример, енергија потребна за обуку АлпхаГо-а могла би да подржи активну одраслу особу десет година. Према Хартунгу, мозак такође поседује невероватну способност складиштења информација, процењену на 2,500 терабајта. Док силицијумски рачунари достижу своје границе, људски мозак садржи отприлике 100 милијарди неурона повезаних преко преко 10^15 тачака везе, што је огромна разлика у снази у поређењу са постојећом технологијом.

Ометајући утицај

Потенцијал органоидне интелигенције (ОИ) се протеже даље од рачунарства у медицину. Захваљујући пионирској техници коју су развили нобеловци Џон Гурдон и Шиња Јаманака, мождани органоиди се могу генерисати из ткива одраслих. Ова карактеристика омогућава истраживачима да креирају персонализоване органоиде мозга користећи узорке коже пацијената са неуролошким поремећајима као што је Алцхајмерова болест. Они затим могу да спроводе различите тестове како би испитали ефекте генетских фактора, лекова и токсина на ова стања.

Хартунг је објаснио да се ОИ такође може користити за проучавање когнитивних аспеката неуролошких болести. На пример, истраживачи би могли да упореде формирање памћења у органоидима добијеним од здравих особа и оних са Алцхајмеровом болешћу, покушавајући да поправе повезане дефиците. Поред тога, ОИ би се могао користити за истраживање да ли одређене супстанце, као што су пестициди, доприносе проблемима памћења или учења.

Међутим, стварање органоида људског мозга са способношћу учења, памћења и интеракције са околином уводи сложене етичке проблеме. Постављају се питања, као што су да ли ови органоиди могу да достигну свест — чак и у основном облику — да доживе бол или патњу и која права треба да имају појединци у вези са можданим органоидима створеним из њихових ћелија. Истраживачи су потпуно свесни ових изазова. Хартунг је нагласио да је кључни аспект њихове визије да развијају ОИ етички и са друштвеном одговорношћу. Да би ово решили, истраживачи су од самог почетка сарађивали са етичарима како би применили приступ „уграђене етике“. 

Импликације биокомпјутера које покрећу ћелије људског мозга

Шире импликације биокомпјутера које покрећу ћелије људског мозга могу укључивати: 

• Органоидна интелигенција која води ка персонализованој медицини за појединце који се боре са повредама мозга или болестима, омогућавајући ефикасније третмане. Овај развој би могао да доведе до тога да старији људи живе независнијим животом са смањеним оптерећењем болести и побољшаним квалитетом живота.
• Нове могућности за међуиндустријску сарадњу са биотехнолошком и фармацеутском индустријом, што потенцијално доводи до економског раста и отварања нових радних места у овим секторима.
• Напредак у националним здравственим системима. Владе ће можда морати да улажу у ову технологију како би одржале конкурентску предност и побољшале резултате јавног здравља, што би могло довести до дебата око расподјеле средстава и одређивања приоритета.
• Иновације у другим областима, као што су вештачка интелигенција, роботика и биоинформатика, пошто истраживачи настоје да интегришу биокомпутацију како би проширили или повећали функционалност постојећих технологија. 
• Повећана потражња за квалификованом радном снагом у биотехнологији и сродним областима. Ова промена би могла да захтева нове програме образовања и преквалификације.
• Етичка забринутост око употребе људских ћелија и ткива унутар електронике, као и потенцијал за експлоатацију ових технологија у друге сврхе осим здравствене заштите, као што је биолошко оружје или козметичка побољшања.
• Потребни су нови закони и прописи који ће регулисати употребу, развој и примену ове технологије, балансирајући иновације са етичким разматрањима и јавном безбедношћу.
• Органоидна интелигенција погоршава постојеће диспаритете у приступу здравственој заштити и исходима, јер је већа вероватноћа да ће богатије нације и појединци имати користи од технологије. Решавање овог проблема може захтевати глобалну сарадњу и дељење ресурса како би се обезбедила правична расподела предности ове технологије.

Питања која треба размотрити

• Који би могли бити други потенцијални изазови у развоју органоидне интелигенције?
• Како истраживачи могу осигурати да се ови хибриди био-машина развијају и користе одговорно?