นักวิจัยของมหาวิทยาลัย Johns Hopkins ได้แบ่งปันแผนของพวกเขาสำหรับ”หน่วยสืบราชการลับของอวัยวะ”ทีมงานกำลังทำงานเพื่อสร้าง”คอมพิวเตอร์ชีวภาพ”ที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์สมองของมนุษย์ ซึ่งพวกเขาเชื่อว่าสามารถขยายขีดความสามารถของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่แบบทวีคูณและสร้างสาขาการศึกษาใหม่ๆ ได้
การศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Frontiers in Science
การเพิ่มขึ้นของคอมพิวเตอร์ชีวภาพ
การเพิ่มขึ้นของคอมพิวเตอร์ชีวภาพ
Thomas Hartung เป็นศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์สุขภาพสิ่งแวดล้อมที่ Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health และ Whiting School of Engineering เขาเป็นผู้นำโครงการ
“คอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์ได้ขับเคลื่อนการปฏิวัติเทคโนโลยี แต่กำลังถึงจุดสูงสุด”Hartung กล่าว “การประมวลผลทางชีวภาพเป็นความพยายามอย่างมากในการกระชับพลังการคำนวณและเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อก้าวข้ามขีดจำกัดทางเทคโนโลยีในปัจจุบันของเรา”
เป็นเวลาเกือบสองทศวรรษแล้วที่นักวิจัยได้ใช้ออร์แกนอยด์ขนาดเล็ก ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อที่ปลูกในห้องปฏิบัติการซึ่งคล้ายกับอวัยวะที่โตเต็มที่ เพื่อทดลองกับไต ปอด และอวัยวะอื่นๆ โดยไม่ต้องอาศัยการทดสอบกับมนุษย์หรือสัตว์ Hartung และเพื่อนร่วมงานของ Johns Hopkins ได้ทำงานร่วมกับออร์แกนอยด์ในสมอง ซึ่งมีขนาดเท่าจุดปากกาพร้อมเซลล์ประสาทและคุณสมบัติอื่นๆ ที่สัญญาว่าจะคงไว้ซึ่งการทำงานพื้นฐาน เช่น การเรียนรู้และการจดจำ
“สิ่งนี้เปิดการวิจัย เกี่ยวกับวิธีการทำงานของสมองมนุษย์” Hartung กล่าว “เพราะคุณสามารถเริ่มควบคุมระบบได้ ทำสิ่งที่สมองมนุษย์ทำไม่ได้ในทางจริยธรรม”
Hartung เริ่มเติบโตและรวบรวมเซลล์สมองเป็นอวัยวะที่ใช้งานได้ในปี 2555 โดยใช้เซลล์จากตัวอย่างผิวหนังมนุษย์ที่โปรแกรมใหม่ให้เป็นตัวอ่อน สถานะคล้ายสเต็มเซลล์ อวัยวะแต่ละชนิดมีเซลล์ประมาณ 50,000 เซลล์ ซึ่งมีขนาดเท่ากับระบบประสาทของแมลงวันผลไม้ ตอนนี้เขาจินตนาการถึงการสร้างคอมพิวเตอร์แห่งอนาคตด้วยออร์กานอยด์ในสมองดังกล่าว
ภาพขยายของออร์กานอยด์ในสมองที่ผลิตในห้องทดลองของ Thomas Hartung ย้อมเพื่อแสดงเซลล์ประสาทเป็นสีม่วงแดง นิวเคลียสของเซลล์เป็นสีน้ำเงิน และเซลล์สนับสนุนอื่นๆ เป็นสีแดงและ สีเขียว. ภาพ: Jesse Plotkin/Johns Hopkins University
การสร้างคอมพิวเตอร์แห่งอนาคตด้วยออร์แกนอยด์ในสมอง
จากข้อมูลของ Hartung คอมพิวเตอร์ที่ทำงานบน”ฮาร์ดแวร์ชีวภาพ”นี้สามารถ เริ่มบรรเทาความต้องการด้านการใช้พลังงานของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ไม่ยั่งยืนมากขึ้นเรื่อยๆ แม้ว่าคอมพิวเตอร์จะประมวลผลการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับตัวเลขและข้อมูลได้เร็วกว่ามนุษย์ แต่สมองก็ฉลาดกว่ามากในการตัดสินใจเชิงตรรกะที่ซับซ้อน เช่น การบอกสุนัขจากแมว
“อาจต้องใช้เวลาหลายทศวรรษกว่าที่เราจะบรรลุเป้าหมายของบางสิ่ง เทียบได้กับคอมพิวเตอร์ทุกประเภท” Hartung กล่าว “แต่ถ้าเราไม่เริ่มสร้างโครงการระดมทุนสำหรับสิ่งนี้ มันจะยากกว่านี้มาก”
หน่วยสืบราชการลับออร์แกนิกยังสามารถปฏิวัติการวิจัยการทดสอบยาสำหรับความผิดปกติของพัฒนาการทางระบบประสาทและการเสื่อมของระบบประสาท
Lena Smirnova เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านอนามัยสิ่งแวดล้อมและวิศวกรรมของ Johns Hopkins ซึ่งเป็นผู้นำในการสืบสวนร่วมกัน
“เราต้องการเปรียบเทียบออร์กานอยด์ในสมองจากผู้บริจาคที่พัฒนาแล้วโดยทั่วไปกับออร์กานอยด์ในสมองจากผู้บริจาคที่เป็นออทิสติก” ลีนากล่าว “เครื่องมือที่เรากำลังพัฒนาไปสู่การคำนวณทางชีววิทยาเป็นเครื่องมือแบบเดียวกับที่ช่วยให้เราเข้าใจการเปลี่ยนแปลงของเครือข่ายเซลล์ประสาทเฉพาะสำหรับออทิสติก โดยไม่ต้องอาศัยสัตว์หรือเข้าถึงผู้ป่วย ดังนั้นเราจึงสามารถเข้าใจกลไกพื้นฐานว่าทำไมผู้ป่วยจึงมีความรู้ความเข้าใจเหล่านี้ ปัญหาและความบกพร่อง”
เพื่อประเมินผลกระทบทางจริยธรรมของการทำงานร่วมกับหน่วยสืบราชการลับออร์แกนอยด์ กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ นักชีวจริยธรรม และสมาชิกของสาธารณชนที่หลากหลายได้ฝังตัวอยู่ในทีม