Científicos planean desarrollar biocomputadoras
La inteligencia artificial (IA) ha encontrado en el cerebro humano una fuente constante de inspiración. Este enfoque ha resultado sumamente exitoso: la IA ha alcanzado logros impresionantes, desde el diagnóstico de enfermedades hasta la creación de poesía. Sin embargo, el modelo original continúa superando a las máquinas en muchos aspectos. Es por eso que, por ejemplo, aún podemos «demostrar nuestra humanidad» mediante pruebas de imágenes triviales en línea. ¿Qué sucedería si, en lugar de intentar hacer que la IA se asemeje más al cerebro, fuéramos directamente a la fuente?
Científicos de múltiples disciplinas están trabajando para crear biocomputadoras revolucionarias en las que cultivos tridimensionales de células cerebrales, llamados organoides cerebrales, actúen como hardware biológico. Describen su hoja de ruta para hacer realidad esta visión en el diario Frontiers in Science.
«Llamamos a este nuevo campo interdisciplinario ‘inteligencia organoidal’ (IO)», dijo el profesor Thomas Hartung de la Universidad Johns Hopkins. «Una comunidad de destacados científicos se ha reunido para desarrollar esta tecnología, que creemos que dará inicio a una nueva era de biocomputación rápida, potente y eficiente».
¿QUÉ SON LOS ORGANOIDES CEREBRALES Y POR QUÉ SERÍAN BUENOS COMO COMPUTADORAS?
Los organoides cerebrales son un tipo de cultivo celular creado en laboratorio. Aunque los organoides cerebrales no son «cerebros en miniatura», comparten aspectos clave de la función y estructura cerebral, como las neuronas y otras células cerebrales esenciales para funciones cognitivas como el aprendizaje y la memoria. Además, mientras que la mayoría de los cultivos celulares son planos, los organoides tienen una estructura tridimensional. Esto aumenta la densidad celular del cultivo en 1,000 veces, lo que significa que las neuronas pueden formar muchas más conexiones.
Pero incluso si los organoides cerebrales son una buena imitación de los cerebros, ¿por qué serían buenos como computadoras? Después de todo, ¿no son las computadoras más inteligentes y rápidas que los cerebros?
«Mientras que las computadoras basadas en silicio son ciertamente mejores con los números, los cerebros son mejores en el aprendizaje», explicó Hartung. «Por ejemplo, AlphaGo (la IA que venció al jugador de Go número uno del mundo en 2017) fue entrenada con datos de 160,000 partidas. Una persona tendría que jugar cinco horas al día durante más de 175 años para experimentar tantas partidas».
Los cerebros no solo son mejores aprendices, sino que también son más eficientes energéticamente. Por ejemplo, la cantidad de energía gastada en entrenar a AlphaGo es mayor que la necesaria para sostener a un adulto activo durante una década.
«Además, los cerebros tienen una capacidad asombrosa para almacenar información, estimada en 2,500 TB», agregó Hartung. «Estamos alcanzando los límites físicos de las computadoras de silicio porque no podemos empaquetar más transistores en un pequeño chip. Pero el cerebro está conectado de manera completamente diferente. Tiene alrededor de 100 mil millones de neuronas vinculadas a través de más de 10^15 puntos de conexión. Es una diferencia de potencia enorme en comparación con nuestra tecnología actual».
LA INTELIGENCIA DE LOS ORGANOIDES PODRÍA AYUDAR A PREVENIR Y TRATAR CONDICIONES NEUROLÓGICAS.
La promesa de la inteligencia de los organoides va más allá de la computación y se adentra en la medicina. Gracias a una técnica innovadora desarrollada por los premios Nobel John Gurdon y Shinya Yamanaka, se pueden producir organoides cerebrales a partir de tejidos adultos. Esto significa que los científicos pueden desarrollar organoides cerebrales personalizados a partir de muestras de piel de pacientes que sufren trastornos neurológicos, como la enfermedad de Alzheimer. Luego pueden realizar múltiples pruebas para investigar cómo los factores genéticos, los medicamentos y las toxinas influyen en estas condiciones.
«Con la inteligencia de los organoides, también podríamos estudiar los aspectos cognitivos de las enfermedades neurológicas», dijo Hartung. «Por ejemplo, podríamos comparar la formación de memoria en organoides derivados de personas sanas y de pacientes con Alzheimer, y tratar de reparar las deficiencias relativas. También podríamos utilizar la inteligencia de los organoides para probar si ciertas sustancias, como los pesticidas, causan problemas de memoria o aprendizaje».
¿CÓMO SE VERÍAN LAS BIOCOMPUTADORAS DE INTELIGENCIA DE ORGANOIDES?
Según Hartung, los organoides cerebrales actuales necesitan ser escalados para la inteligencia de organoides. «Son demasiado pequeños, cada uno contiene alrededor de 50,000 células. Para la inteligencia de organoides, necesitaríamos aumentar este número a 10 millones», explicó.
De manera paralela, los autores también están desarrollando tecnologías para comunicarse con los organoides, es decir, enviarles información y leer lo que están «pensando». Los autores planean adaptar herramientas de diversas disciplinas científicas, como la bioingeniería y el aprendizaje automático, además de diseñar nuevos dispositivos de estimulación y registro.
«Desarrollamos un dispositivo de interfaz cerebro-computadora que es una especie de gorro de electroencefalograma para los organoides, el cual presentamos en un artículo publicado en agosto pasado. Es una cubierta flexible que está densamente cubierta con pequeños electrodos que pueden captar señales del organoide y transmitir señales hacia él», dijo Hartung.
Los autores imaginan que eventualmente, la inteligencia de organoides integrará una amplia gama de herramientas de estimulación y registro. Estas orquestarán interacciones entre redes de organoides interconectados que llevarán a cabo cálculos más complejos.
TENIENDO EN CUENTA CONSIDERACIONES ÉTICAS
La creación de organoides cerebrales humanos que puedan aprender, recordar e interactuar con su entorno plantea complejas cuestiones éticas. Por ejemplo, ¿podrían desarrollar conciencia, aunque sea de forma rudimentaria? ¿Podrían experimentar dolor o sufrimiento? ¿Y qué derechos tendrían las personas respecto a los organoides cerebrales creados a partir de sus células?
Los autores son plenamente conscientes de estos problemas. «Una parte fundamental de nuestra visión es desarrollar la inteligencia de los organoides de manera ética y socialmente responsable», dijo Hartung. «Por esta razón, hemos colaborado con expertos en ética desde el principio para establecer un enfoque de ‘ética incorporada’. Todos los problemas éticos serán evaluados de manera continua por equipos conformados por científicos, expertos en ética y el público, a medida que avance la investigación».
Fuente: Robohub
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