Intentar hacer que las computadoras se parezcan más a los cerebros humanos no es un fenómeno nuevo. Sin embargo, un equipo de investigadores de la Universidad Johns Hopkins argumenta que podría haber muchos beneficios al tomar este concepto un poco más literalmente al usar neuronas reales, aunque hay algunos obstáculos que superar antes de llegar allí.
En un artículo reciente, el equipo presentó una hoja de ruta de lo que se necesita antes de que podamos crear biocomputadoras impulsadas por células cerebrales humanas (aunque no tomadas de cerebros humanos). Además, según uno de los investigadores, hay algunos beneficios claros que la «inteligencia organoide» propuesta tendría sobre las computadoras actuales.
“Siempre hemos tratado de hacer que nuestras computadoras se parezcan más al cerebro”, dijo a Ars Thomas Hartung, investigador del departamento de Ingeniería y Salud Ambiental de la Universidad Johns Hopkins y uno de los autores del artículo. “Al menos teóricamente, el cerebro es esencialmente incomparable como computadora”.
Está vivo (¿algo así?)
Los organoides son pequeños fragmentos de tejido que se cultivan en el laboratorio para parecerse a órganos completos; contienen muchos de los tipos de células especializadas de un órgano y algunas estructuras internas. Permiten a los investigadores realizar estudios sin necesidad de realizar pruebas en humanos o animales. Hartung y varios colegas han estado trabajando con organoides cultivados a partir de células cerebrales humanas. Comenzó a cultivarlos en 2012 a partir de muestras de piel humana que reprogramó en un estado similar al de las células madre. Los organoides son pequeños, aproximadamente del tamaño de la punta de un bolígrafo, pero contienen muchas neuronas (alrededor de 50 000) y varias otras estructuras que les permiten aprender y recordar.
Según Hartung, estas células podrían usarse para crear computadoras con varios beneficios. Por un lado, tales máquinas darían como resultado un menor consumo de energía en relación con las computadoras convencionales, y las supercomputadoras en particular. Los cerebros humanos aprenden más rápido y usan menos energía que las computadoras. El algoritmo de juego AlphaGo, por ejemplo, se entrenó con datos de 160.000 juegos de aficionados de Ir. A un humano le tomaría una cantidad de tiempo increíblemente larga jugar estos juegos, pero los humanos todavía se desempeñan admirablemente en Ir. Además, el cerebro humano es muy bueno para almacenar datos: se estima que puede almacenar 2,5 millones de gigabytes.
En teoría, las computadoras organoides también ocuparían menos espacio. En el futuro, podrían tener una estructura tridimensional, a diferencia de algo en una placa de Petri, lo que significa que su densidad celular podría aumentar considerablemente y podrían formarse más conexiones entre las neuronas. Finalmente, mientras que las computadoras totalmente no humanas son mejores para procesar grandes cantidades de datos, los cerebros humanos son mejores para tomar decisiones lógicas, como poder identificar rápidamente a un animal.
Sukhpal Gill, profesor asistente de ingeniería electrónica e informática en la Universidad Queen Mary de Londres, también ve el potencial de este tipo de computación. Señaló que el consumo de energía presenta una gran limitación para la informática, la IA y el aprendizaje automático. “Las células del cerebro humano, por otro lado, integran tales tareas con facilidad y también tienen requisitos de energía excepcionalmente bajos, necesitando solo un volumen relativamente pequeño de una solución rica en nutrientes para funcionar”, dijo a Ars.
Un largo camino por delante
Sin embargo, queda mucho trabajo por delante antes de que estas biocomputadoras puedan convertirse en una realidad. Uno de los temas más apremiantes es el tamaño. Los organoides tendrían que aumentar de 50.000 a cerca de 10 millones de células, dijo. Pero es difícil mantener estas células con un tamaño superior a medio milímetro porque el oxígeno y los nutrientes que se les alimentan no pueden llegar fácilmente al centro, lo que significa que podrías tener un «núcleo podrido» en tus manos. Una solución podría ser la perfusión o canalizar líquido hacia el interior del organoide, dijo Hartung.
Los investigadores también necesitan encontrar nuevas formas de comunicarse con los organoides para intercambiar información con ellos, de forma muy parecida a cómo funciona una computadora. Mejorar su memoria también es vital. En este momento, los organoides cerebrales solo pueden contener memoria a corto plazo. Podrías, por ejemplo, entrenarlos para que jueguen Apestar, pero se olvidarán de todo al día siguiente, dijo Hartung. Algo de esto probablemente tenga que ver con el hecho de que los organoides carecen de células microgliales, dijo. Se trata de un tipo de célula inmunitaria que también aparece en el cerebro y realiza una poda sináptica, es decir, elimina las sinapsis superfluas, lo que permite que los cerebros sanos funcionen con normalidad.
Luego, también hay cuestiones éticas sobre la creación y el crecimiento de células cerebrales y sobre si estos organoides estarían vivos o no, si podrían desarrollar un tipo de conciencia o experimentar dolor. Como tal, Hartung señala que su equipo se ha asociado con especialistas en bioética para evaluar y garantizar que todo se haga de una manera que no sea moralmente aterradora.
Fronteras, 2023. DOI: 10.3389/fsci.2023.1017235 (Acerca de los DOI)