Investigadores de la Universidad Johns Hopkins han compartido su plan para la «inteligencia organoide». El equipo está trabajando para crear una «biocomputadora» impulsada por células cerebrales humanas, que creen que podría expandir exponencialmente las capacidades de la informática moderna y crear nuevos campos de estudio.
El estudio fue publicado en la revista Fronteras en la ciencia.
El auge de la biocomputación
Thomas Hartung es profesor de ciencias de la salud ambiental en la Escuela de Salud Pública Johns Hopkins Bloomberg y la Escuela de Ingeniería Whiting. Él está liderando el proyecto.
“La informática y la inteligencia artificial han estado impulsando la revolución tecnológica, pero están llegando a un techo”, dijo Hartung. “La biocomputación es un enorme esfuerzo para compactar el poder computacional y aumentar su eficiencia para superar nuestros límites tecnológicos actuales”.
Durante casi dos décadas, los investigadores han estado utilizando pequeños organoides, tejido cultivado en laboratorio que se asemeja a órganos completamente desarrollados, para experimentar con riñones, pulmones y otros órganos sin recurrir a pruebas en humanos o animales. Hartung y sus colegas de Johns Hopkins han estado trabajando más recientemente con organoides cerebrales, orbes del tamaño de un punto de bolígrafo con neuronas y otras características que prometen sostener funciones básicas como aprender y recordar.
«Esto abre la investigación sobre cómo funciona el cerebro humano», dijo Hartung. “Porque puedes comenzar a manipular el sistema, haciendo cosas que éticamente no puedes hacer con cerebros humanos”.
Hartung comenzó a desarrollar y ensamblar células cerebrales en organoides funcionales en 2012 utilizando células de muestras de piel humana reprogramadas en un estado similar al de una célula madre embrionaria. Cada organoide contiene unas 50.000 células, aproximadamente del tamaño del sistema nervioso de una mosca de la fruta. Ahora imagina construir una computadora futurista con tales organoides cerebrales.
Imagen ampliada de un organoide cerebral producido en el laboratorio de Thomas Hartung, teñido para mostrar neuronas en magenta, núcleos celulares en azul y otras células de apoyo en rojo y verde. Imagen: Jesse Plotkin/Universidad Johns Hopkins
Construyendo una computadora futurista con organoides cerebrales
Según Hartung, las computadoras que funcionan con este «hardware biológico» podrían comenzar a aliviar las demandas de consumo de energía de la supercomputación que se están volviendo cada vez más insostenibles. Aunque las computadoras procesan cálculos que involucran números y datos más rápido que los humanos, los cerebros son mucho más inteligentes para tomar decisiones lógicas complejas, como distinguir un perro de un gato.
“Podrían pasar décadas antes de que alcancemos el objetivo de algo comparable a cualquier tipo de computadora”, dijo Hartung. “Pero si no empezamos a crear programas de financiación para esto, será mucho más difícil”.
La inteligencia organoide también podría revolucionar la investigación de pruebas de drogas para los trastornos del neurodesarrollo y la neurodegeneración.
Lena Smirnova es profesora asistente de salud ambiental e ingeniería de Johns Hopkins y codirige las investigaciones.
“Queremos comparar organoides cerebrales de donantes típicamente desarrollados versus organoides cerebrales de donantes con autismo”, dijo Lena. “Las herramientas que estamos desarrollando hacia la computación biológica son las mismas herramientas que nos permitirán comprender los cambios en las redes neuronales específicas para el autismo, sin tener que usar animales o acceder a los pacientes, para que podamos comprender los mecanismos subyacentes de por qué los pacientes tienen esta cognición. problemas y deficiencias”.
Para evaluar las implicaciones éticas de trabajar con la inteligencia de los organoides, se incorporó al equipo un consorcio diverso de científicos, especialistas en bioética y miembros del público.