Біокомп’ютери на основі клітин людського мозку: крок до органоїдного інтелекту

• Автор:
• ім'я автора

  Quantumrun Foresight
• Вересень 27, 2023

Короткий огляд

Дослідники розробляють біокомп’ютери, використовуючи органоїди мозку, які мають ключові функції та структуру мозку. Ці біокомп’ютери мають потенціал зробити революцію в персоналізованій медицині, сприяти економічному зростанню біотехнологічних галузей і створювати попит на кваліфіковану робочу силу. Однак етичні проблеми, нові закони та правила, а також потенційне погіршення невідповідності в охороні здоров’я повинні бути вирішені в міру розвитку цієї технології.

Контекст біокомп’ютерів, що працюють від клітин людського мозку

Дослідники з різних областей співпрацюють, щоб розробити новаторські біокомп’ютери, які використовують тривимірні культури клітин мозку, відомі як органоїди мозку, як біологічну основу. Їхній план досягнення цієї мети викладено в статті 2023 року, опублікованій у науковому журналі Кордони в науці. Органоїди головного мозку — це культура клітин, вирощена в лабораторії. Хоча вони не є мініатюрними версіями мозку, вони володіють ключовими аспектами функції та структури мозку, такими як нейрони та інші клітини мозку, необхідні для таких когнітивних здібностей, як навчання та пам’ять. 

За словами одного з авторів, професора Томаса Гартунга з Університету Джона Гопкінса, хоча кремнієві комп’ютери перевершують числові обчислення, мозок краще навчається. Він навів приклад AlphaGo, штучного інтелекту, який переміг найкращого гравця в Go у 2017 році. AlphaGo навчався на основі даних із 160,000 175 ігор, для того, щоб отримати досвід у людини, яка грає в гру протягом XNUMX років, знадобиться п’ять годин на день. 

Мозок не тільки краще навчається, але й енергоефективніше. Наприклад, енергія, необхідна для навчання AlphaGo, може підтримувати активну дорослу людину протягом десяти років. За словами Хартунга, мозок також має неймовірну здатність зберігати інформацію, яка оцінюється в 2,500 терабайт. Поки кремнієві комп’ютери досягають своїх можливостей, людський мозок містить приблизно 100 мільярдів нейронів, з’єднаних через понад 10^15 точок з’єднання, що є величезною різницею потужності порівняно з існуючими технологіями.

Руйнівний вплив

Потенціал органоїдного інтелекту (OI) виходить за межі обчислювальної техніки в медицину. Завдяки новаторській техніці, розробленій лауреатами Нобелівської премії Джоном Гердоном і Шиньєю Яманакою, органоїди мозку можна генерувати з тканин дорослої людини. Ця функція дозволяє дослідникам створювати персоналізовані органоїди мозку, використовуючи зразки шкіри пацієнтів із неврологічними розладами, такими як хвороба Альцгеймера. Потім вони можуть провести різні тести, щоб дослідити вплив генетичних факторів, ліків і токсинів на ці умови.

Хартунг пояснив, що OI також можна використовувати для вивчення когнітивних аспектів неврологічних захворювань. Наприклад, дослідники могли б порівняти формування пам’яті в органоїдів, отриманих від здорових людей, і тих, хто страждає на хворобу Альцгеймера, намагаючись виправити пов’язані з цим дефіцити. Крім того, OI можна використовувати для дослідження того, чи впливають певні речовини, наприклад пестициди, на проблеми з пам’яттю або навчанням.

Однак створення органоїдів людського мозку зі здатністю навчатися, запам’ятовувати та взаємодіяти з навколишнім середовищем викликає складні етичні проблеми. Виникають питання, наприклад, чи можуть ці органоїди досягати свідомості — навіть у базовій формі — відчувати біль чи страждання, і які права мають мати люди щодо органоїдів мозку, створених із їхніх клітин. Дослідники повністю усвідомлюють ці проблеми. Хартунг підкреслив, що ключовим аспектом їхнього бачення є етичний і соціально відповідальний розвиток OI. Щоб вирішити цю проблему, дослідники з самого початку співпрацювали з етиками, щоб запровадити підхід «вбудованої етики». 

Наслідки біокомп’ютерів, що працюють від клітин людського мозку

Більш широкі наслідки біокомп’ютерів, що працюють від клітин людського мозку, можуть включати: 

• Органоїдний інтелект веде до персоналізованої медицини для людей, які борються з травмами або хворобами головного мозку, що дозволяє застосовувати ефективніші методи лікування. Такий розвиток подій може призвести до того, що люди похилого віку будуть жити більш незалежним життям із зменшенням тягаря хвороб і покращенням якості життя.
• Нові можливості міжгалузевої співпраці з біотехнологічною та фармацевтичною промисловістю, що потенційно призведе до економічного зростання та створення робочих місць у цих секторах.
• Досягнення національних систем охорони здоров'я. Урядам може знадобитися інвестувати в цю технологію, щоб зберегти конкурентоспроможність і покращити результати охорони здоров’я, що може призвести до дебатів щодо розподілу фінансування та визначення пріоритетів.
• Інновації в інших галузях, таких як штучний інтелект, робототехніка та біоінформатика, оскільки дослідники прагнуть інтегрувати біообчислення, щоб розширити або збільшити функціональність існуючих технологій. 
• Підвищений попит на кваліфіковану робочу силу в біотехнології та суміжних сферах. Ця зміна може вимагати нових програм освіти та перепідготовки.
• Етичні проблеми, пов’язані з використанням людських клітин і тканин в електроніці, а також можливість використання цих технологій для цілей, відмінних від охорони здоров’я, наприклад для біологічної зброї чи косметичних засобів.
• Вимагаються нові закони та нормативні акти, які регулюють використання, розвиток і застосування цієї технології, збалансовуючи інновації з етичними міркуваннями та громадською безпекою.
• Органоїдний інтелект погіршує існуючі розбіжності в доступі до медичної допомоги та її результатах, оскільки багатші країни та люди з більшою ймовірністю отримають користь від цієї технології. Для вирішення цієї проблеми може знадобитися глобальна співпраця та спільне використання ресурсів для забезпечення справедливого розподілу переваг цієї технології.

Питання для розгляду

• Якими можуть бути інші потенційні проблеми в розвитку органоїдного інтелекту?
• Як дослідники можуть переконатися, що ці гібриди біомашин розроблені та використані відповідально?