توسط دانشگاه جان هاپکینز-28 فوریه 2023
تصویر بزرگ‌نمایی شده از یک ارگانوئید مغز تولید شده در آزمایشگاه توماس هارتانگ، رنگ‌شده برای نشان دادن نورون‌ها در سرخابی، هسته‌های سلولی به رنگ آبی و سایر سلول‌های پشتیبان به رنگ قرمز و سبز. اعتبار: جسی پلاتکین/دانشگاه جان هاپکینز
به گفته محققان دانشگاه جانز هاپکینز که انتظار دارند چنین فناوری به طور تصاعدی قابلیت‌های محاسبات مدرن را گسترش دهد و زمینه‌های مطالعاتی جدیدی ایجاد کند، می‌توان یک «بیوکمپیوتر» با انرژی سلول‌های مغز انسان را در طول زندگی ما توسعه داد.
این تیم طرح خود را برای «هوش ارگانوئیدی» در مجله Frontiers in Science تشریح کرد.
توماس هارتانگ، استاد علوم بهداشت محیطی در دانشکده بهداشت عمومی جانز هاپکینز بلومبرگ و دانشکده مهندسی وایتینگ که این کار را رهبری می‌کند، می‌گوید: «محاسبات و هوش مصنوعی انقلاب فناوری را هدایت کرده‌اند، اما در حال رسیدن به سقف هستند. محاسبات زیستی تلاش عظیمی برای فشرده سازی توان محاسباتی و افزایش کارایی آن برای عبور از محدودیت های تکنولوژیکی فعلی ما است.
برای نزدیک به دو دهه دانشمندان از ارگانوئیدهای کوچک، بافت رشد یافته آزمایشگاهی شبیه اندام های کاملاً رشد یافته برای آزمایش بر روی کلیه ها، ریه ها و سایر اندام ها بدون توسل به آزمایش انسان یا حیوان استفاده کرده اند. اخیراً هارتانگ و همکارانش در جانز هاپکینز روی ارگانوئیدهای مغزی، گوی هایی به اندازه یک نقطه قلم با نورون ها و سایر ویژگی هایی که قول حفظ عملکردهای اساسی مانند یادگیری و یادآوری را می دهند، کار کرده اند.
هارتانگ گفت: «این موضوع تحقیقاتی را در مورد نحوه عملکرد مغز انسان باز می کند. چون می‌توانید سیستم را دستکاری کنید، کارهایی را انجام دهید که از نظر اخلاقی نمی‌توانید با مغز انسان انجام دهید.»
هارتانگ در سال 2012 با استفاده از سلول‌های نمونه‌های پوست انسان که به حالت سلول‌های بنیادی جنینی برنامه‌ریزی شده بودند، شروع به رشد و جمع‌آوری سلول‌های مغزی به ارگانوئیدهای عملکردی کرد. هر ارگانوئید حاوی حدود 50000 سلول است که به اندازه سیستم عصبی یک مگس میوه است. او اکنون در نظر دارد یک کامپیوتر آینده نگر با چنین ارگانوئیدهای مغزی بسازد.
هارتانگ گفت، رایانه‌هایی که بر روی این «سخت‌افزار بیولوژیکی» کار می‌کنند، می‌توانند در دهه آینده شروع به کاهش تقاضاهای مصرف انرژی در ابر رایانه‌ها کنند که به طور فزاینده‌ای ناپایدار می‌شوند. اگرچه رایانه‌ها محاسبات مربوط به اعداد و داده‌ها را سریع‌تر از انسان‌ها پردازش می‌کنند، مغزها در تصمیم‌گیری‌های منطقی پیچیده‌تر، مانند تشخیص سگ از گربه، بسیار باهوش‌تر هستند.
هارتانگ گفت: «مغز هنوز در مقایسه با کامپیوترهای مدرن بی نظیر است. فرانتیر، آخرین ابررایانه در کنتاکی، یک پروژه 600 میلیون دلاری، 6800 فوت مربع است. تنها در ژوئن سال گذشته، برای اولین بار از ظرفیت محاسباتی یک مغز یک انسان فراتر رفت – اما از یک میلیون برابر انرژی بیشتر استفاده کرد. “
هارتانگ گفت ممکن است چندین دهه طول بکشد تا هوش ارگانوئیدی بتواند سیستمی به هوشمندی یک ماوس را نیرو دهد. اما با افزایش تولید ارگانوئیدهای مغزی و آموزش آنها با هوش مصنوعی، او آینده‌ای را پیش‌بینی می‌کند که در آن زیست‌کامپیوترها از سرعت محاسبات برتر، قدرت پردازش، کارایی داده‌ها و قابلیت‌های ذخیره‌سازی پشتیبانی می‌کنند.
هارتانگ گفت: «دهه‌ها طول می‌کشد تا بتوانیم به هدفی که با هر نوع رایانه‌ای قابل مقایسه است برسیم». اما اگر ما برنامه های بودجه ای برای این کار ایجاد نکنیم، کار بسیار دشوارتر خواهد بود.»
لنا اسمیرنوا، استادیار بهداشت محیط و مهندسی جانز هاپکینز که این تحقیقات را رهبری می کند، گفت: هوش ارگانوئیدی همچنین می تواند تحقیقات آزمایش دارو برای اختلالات رشد عصبی و تخریب عصبی را متحول کند.
اسمیرنوا گفت: «ما می‌خواهیم ارگانوئیدهای مغزی اهداکنندگان معمولی توسعه یافته را با ارگانوئیدهای مغزی اهداکنندگان مبتلا به اوتیسم مقایسه کنیم. “ابزارهایی که ما در حال توسعه برای محاسبات بیولوژیکی هستیم، همان ابزارهایی هستند که به ما امکان می‌دهند تا تغییرات در شبکه‌های عصبی خاص اوتیسم را بدون نیاز به استفاده از حیوانات یا دسترسی به بیماران درک کنیم، بنابراین می‌توانیم مکانیسم‌های اساسی را درک کنیم که چرا بیماران این شناخت را دارند. ».
برای ارزیابی پیامدهای اخلاقی کار با هوش ارگانوئید، کنسرسیوم متنوعی از دانشمندان، متخصصان اخلاق زیستی و اعضای عمومی در تیم تعبیه شده است.
