Использование клеток человеческого мозга для создания биокомпьютеров

Сегодня издательство JMIR Publications опубликовало очерк о развивающейся области биокомпьютеров в разделе «Новости и перспективы». Книга «Биокомпьютеры: за пределами шумихи», написанная научным журналистом Саймоном Спичаком, исследует, как биотехнологические компании, такие как Cortical Labs и FinalSpark, подключают клетки человеческого мозга к электродам, выполняя вычислительные функции и проверяя реакцию клеток на электрические и химические стимулы. Чтобы создать биокомпьютеры, ученые выращивают органоиды — небольшие сферы, в данном случае нервной ткани, поверх многоэлектродных матриц в аппаратной оболочке, которые затем можно использовать для чего угодно — от тестирования лекарств до видеоигр. 

Применение биокомпьютеров

Хотя биокомпьютерные технологии все еще находятся в зачаточном состоянии, ранние и потенциальные применения являются многообещающими, сообщает Спичак; эти области применения включают:

• Удаленный доступ для исследователей: FinalSpark и Cortical Labs применили облачный подход к доставке своих продуктов, предоставляя исследователям удаленный доступ к своему биовычислительному оборудованию для проведения экспериментов.

• Энергоэффективные вычисления: биокомпьютеры потребляют гораздо меньше энергии, чем искусственные нейронные сети и другие традиционные вычислительные модели; Кроме того, по словам Бретта Кагана, доктора философии, главного научного сотрудника Cortical Labs и одного из экспертных источников JMIR Publications, он может учиться, используя гораздо меньше данных и больше хаотичных данных по сравнению с искусственным интеллектом.

• Открытие лекарств: исследователи начали использовать биокомпьютерные платформы для проверки воздействия различных экспериментальных лекарств на обучение органоидов мозга. 

• Нейроморфная инженерия: профессор Университета Джонса Хопкинса и эксперт Томас Хартунг, доктор медицинских наук, считает, что биокомпьютерная технология потенциально может быть использована в качестве трамплина для разработки нейроморфных систем: искусственных нейронов, которые имитируют структуру и функции человеческого мозга. 

Потенциальные биоэтические риски

Ученые активно подходят к решению этических проблем в области биокомпьютеров, консультируясь со специалистами по биоэтике для устранения потенциальных рисков до их возникновения. «Мозговые органоиды, используемые для биокомпьютеров», — пишет Спичак, — «вызывают те же проблемы, что и исследования стволовых клеток и органоидов, включая моральный статус и развитие потенциального сознания в более продвинутых моделях, информированное согласие доноров и проблемы, связанные с коммерциализацией, собственностью и патентами».

Будущее биокомпьютеров

На данный момент биокомпьютеры ограничены непредсказуемостью активности органоидов, что усложняет обучение. Но по мере развития понимания исследователями этой зарождающейся области биокомпьютеры могут иметь серьезные последствия для биомедицинских исследований.