Ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι ένα υπέροχο και περίπλοκο όργανο. Όμως παρά τις δεκαετίες μελέτης και επιστημονικής προόδου, υπάρχουν ακόμα πολλά που δεν γνωρίζουμε για τη λειτουργία του και τη συμπεριφορά του. Ωστόσο ξέρουμε ότι είναι ένα πολύ ισχυρό όργανο, που μπορεί να μην είναι τόσο γρήγορο στο να λύνει σύνθετες εξισώσεις όσο ένας υπολογιστής, αλλά ενεργειακά είναι πολύ πιο αποδοτικό (κατά 106 φορές) και πολύ καλύτερο στη μάθηση και στη μνήμη.
«Οι εγκέφαλοι έχουν μια εκπληκτική ικανότητα αποθήκευσης πληροφοριών, που υπολογίζεται σε 2.500 TB», σχολιάζει ο καθηγητής Thomas Hartung του Πανεπιστημίου Johns Hopkins. «Φτάνουμε στα φυσικά όρια των υπολογιστών πυριτίου επειδή δεν μπορούμε να συσκευάσουμε περισσότερα τρανζίστορ σε ένα μικροσκοπικό τσιπ. Αλλά ο εγκέφαλος είναι καλωδιωμένος εντελώς διαφορετικά. Έχει περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρώνες που συνδέονται μέσω 1015 και άνω σημείων σύνδεσης. Είναι μια τεράστια διαφορά ισχύος συγκριτικά με την τρέχουσα τεχνολογία μας».
Η επεξεργαστική ισχύς του εγκεφάλου συνοψίζεται στην παρατήρηση ότι το 2013, ο τέταρτος μεγαλύτερος υπολογιστής στον κόσμο χρειάστηκε 40 λεπτά για να μοντελοποιήσει το 1 δευτερόλεπτο του 1% της ανθρώπινης εγκεφαλικής δραστηριότητας!
Η ομάδα ερευνητών της οποίας ηγείται ο Hartung φιλοδοξεί να συνδυάσει έναν εγκέφαλο και έναν υπολογιστή και να μας δώσει στο χέρι τη δύναμη ενός ανθρώπινου μυαλού. Η ερευνητική ομάδα αποκαλεί την ιδέα “organoid intelligence,” ή OI («οργανοειδή νοημοσύνη») και σύμφωνα με ένα νέο άρθρο στο περιοδικό Frontiers in Science, έχει ένα σχέδιο για να την πραγματοποιήσει.
Η «οργανοειδής νοημοσύνη» (OI) περιγράφει ένα αναδυόμενο πολυεπιστημονικό πεδίο που εργάζεται για την ανάπτυξη βιολογικών υπολογιστών χρησιμοποιώντας τρισδιάστατες καλλιέργειες ανθρώπινων εγκεφαλικών κυττάρων (οργανοειδή εγκεφάλου) και τεχνολογίες διεπαφής εγκεφάλου-μηχανής.
«Ονομάζουμε αυτό το νέο διεπιστημονικό πεδίο “οργανοειδή νοημοσύνη” (OI)», εξηγεί ο καθηγητής Thomas Hartung, συμπληρώνοντας πως: «αυτή τη στιγμή μια κοινότητα κορυφαίων επιστημόνων έχει ενώσει τις δυνάμεις της για να αναπτύξει αυτήν την τεχνολογία, η οποία πιστεύουμε ότι θα ξεκινήσει μια νέα εποχή γρήγορου, ισχυρού και αποτελεσματικού βιουπολογισμού».
Οι ερευνητές ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν δείγματα ανθρώπινου ιστού για να αναπτύξουν μικρές συλλογές εγκεφαλικών κυττάρων που θα μπορούσαν να πάρουν τη θέση των τυπικών τσιπ υπολογιστών πυριτίου. Τα οργανοειδή του εγκεφάλου είναι ένας τύπος κυτταροκαλλιέργειας που αναπτύσσεται στο εργαστήριο. Παρόλο που τα οργανοειδή του εγκεφάλου δεν είναι «μίνι εγκέφαλοι», μπορούν να μιμηθούν βασικές πτυχές της λειτουργίας και της δομής του οργάνου, όπως νευρώνες και άλλα εγκεφαλικά κύτταρα που είναι απαραίτητα για γνωστικές λειτουργίες όπως η μάθηση και η μνήμη. Επίσης, ενώ οι περισσότερες κυτταροκαλλιέργειες είναι επίπεδες, τα οργανοειδή έχουν τρισδιάστατη δομή. Αυτό αυξάνει την κυτταρική πυκνότητα της καλλιέργειας κατά 1.000 φορές, που σημαίνει ότι οι νευρώνες μπορούν να σχηματίσουν πολλές περισσότερες συνδέσεις.
Παράλληλα, οι συγγραφείς αναπτύσσουν επίσης τεχνολογίες για να επικοινωνούν με τα οργανοειδή, δηλαδή, να τους στέλνουν πληροφορίες και να διαβάζουν τι «σκέφτονται». Οι συγγραφείς σχεδιάζουν να προσαρμόσουν εργαλεία από διάφορους επιστημονικούς κλάδους, όπως η βιομηχανική και η μηχανική μάθηση, καθώς και να κατασκευάσουν νέες συσκευές διέγερσης και καταγραφής.
«Έχουμε ήδη αναπτύξει μια συσκευή διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή που είναι ένα είδος καλύμματος EEG (ηλεκτροεγκεφαλογράφημα) για οργανοειδή, την οποία παρουσιάσαμε σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε τον περασμένο Αύγουστο. Είναι ένα εύκαμπτο κέλυφος από πυκνά μικροσκοπικά ηλεκτρόδια που μπορούν να λάβουν σήματα από το οργανοειδές αλλά και να μεταδώσουν σήματα σε αυτό», λέει ο Hartung.
Η υπόσχεση της οργανοειδούς νοημοσύνης υπερβαίνει τους υπολογιστές και την ιατρική
«Με την OI, θα μπορούσαμε να μελετήσουμε και τις γνωστικές πτυχές των νευρολογικών καταστάσεων», εξηγεί ο Hartung. «Για παράδειγμα, θα μπορούσαμε να συγκρίνουμε τον μηχανισμό μνήμης σε οργανοειδή που προέρχονται από υγιείς ανθρώπους και από ασθενείς με Αλτσχάιμερ και να προσπαθήσουμε να επιδιορθώσουμε τα σχετικά ελλείμματα. Θα μπορούσαμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε την OI για να ελέγξουμε εάν ορισμένες τοξικές ουσίες, όπως τα φυτοφάρμακα, προκαλούν προβλήματα μνήμης ή μάθησης».
Όμως η δημιουργία οργανοειδών του ανθρώπινου εγκεφάλου που μπορούν να μαθαίνουν, να θυμούνται και να αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους εγείρει και περίπλοκα ηθικά ερωτήματα. Για παράδειγμα, θα μπορούσαν να αναπτύξουν συνείδηση, έστω και σε μια υποτυπώδη μορφή; Θα μπορούσαν να βιώσουν πόνο ή ταλαιπωρία; Και τι δικαιώματα θα είχαν οι άνθρωποι σχετικά με τα εγκεφαλικά οργανοειδή που παράγονται από τα κύτταρά τους;
Οι συγγραφείς έχουν πλήρη επίγνωση αυτών των θεμάτων. «Ένα βασικό μέρος του οράματός μας είναι να αναπτύξουμε την ΟΙ με ηθικό και κοινωνικά υπεύθυνο τρόπο», δηλώνει ο Hartung. «Για αυτόν τον λόγο, από την αρχή συνεργαστήκαμε με ειδικούς στη βιοηθική για να δουλέψουμε στη βάση μιας «ενσωματωμένης ηθικής». Όλα τα δεοντολογικά ζητήματα θα αξιολογούνται συνεχώς από ομάδες που αποτελούνται από επιστήμονες, βιοηθικούς και από το κοινό, καθώς η έρευνα θα εξελίσσεται».
Παρόλο που η OI είναι ακόμη στα σπάργανα, μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη από έναν από τους συν-συγγραφείς του άρθρου, από τον Dr Brett Kagan των Cortical Labs παρέχει απόδειξη της ιδέας. Η ομάδα του έδειξε ότι μια κανονική, επίπεδη καλλιέργεια εγκεφαλικών κυττάρων μπορεί να μάθει να παίζει το βιντεοπαιχνίδι Pong.
«Η ομάδα του Kagan το δοκιμάζει ήδη με εγκεφαλικά οργανοειδή», συμπληρώνει ο Hartung. «Και θα έλεγα ότι η αναπαραγωγή αυτού του πειράματος με οργανοειδή πληροί ήδη τον βασικό ορισμό της ΟΙ. Από εδώ και πέρα, είναι απλώς θέμα οικοδόμησης της κοινότητας, των εργαλείων και των τεχνολογιών για την αξιοποίηση του πλήρους δυναμικού της», καταλήγει ο Hartung.
