Inteligencia organoide: computadoras revolucionarias impulsadas por células cerebrales humanas

Los científicos están casi listos para revelar un camino revolucionario para el avance de la informática. Se llama "inteligencia organoide" (IO), donde los organoides cerebrales cultivados en laboratorio actuarían como hardware biológico.

La inteligencia artificial lleva mucho tiempo inspirándose en el cerebro humano. Este enfoque ha demostrado ser muy exitoso. La IA cuenta con logros impresionantes, desde diagnosticar enfermedades hasta escribir poesía. Sin embargo, el modelo original sigue superando a las máquinas en muchos aspectos. Por eso podemos, por ejemplo, "demostrar nuestra humanidad" con triviales pruebas de imágenes en línea. En lugar de intentar simular el cerebro humano, los científicos fueron directamente a la fuente.

Muchas disciplinas están trabajando para crear biocomputadoras revolucionarias donde los cultivos tridimensionales de células cerebrales, llamados organoides cerebrales, sirvan como hardware biológico. Publicaron su plan para hacer realidad esta visión en la revista Frontiers in Science.

"Llamamos a este nuevo campo interdisciplinario 'inteligencia organoide' (IO)", dijo el profesor Thomas Hartung de la Universidad Johns Hopkins. "Una comunidad de científicos destacados se ha unido para desarrollar esta tecnología, que creemos marcará el comienzo de una nueva era de biocomputación rápida, potente y eficiente".

¿Qué son los organoides cerebrales y por qué pueden ser tan buenas computadoras?

Los organoides cerebrales son un tipo especial de cultivo celular cultivado en laboratorio. Aunque los organoides cerebrales no se clasifican como "minicerebros", sí comparten aspectos clave de la función y estructura del cerebro, como las neuronas y otras células cerebrales que son esenciales para las funciones cognitivas del aprendizaje y la memoria. ¿Por qué son tan especiales? La mayoría de los cultivos celulares tienen una estructura plana, pero los organoides son tridimensionales, lo que aumenta su densidad celular 1000 veces. Como resultado, las neuronas pueden formar muchas más conexiones.

Pero incluso si los organoides cerebrales fueran buenas imitaciones del cerebro, ¿por qué iban a ser buenas computadoras? Después de todo, ¿no son las computadoras más inteligentes y rápidas que el cerebro?

"Mientras que los ordenadores basados en silicio son mejores con los números, los cerebros aprenden mejor", explicó Hartung. “Por ejemplo, AlphaGo [la IA que venció al jugador de Go número uno del mundo en 2017] se entrenó con datos de 160.000 juegos. Una persona tendría que jugar cinco horas al día durante más de 175 años para jugar el mismo número de juegos”.

El cerebro no sólo aprende mejor, sino que también es más eficiente energéticamente. Por ejemplo, la cantidad de energía utilizada para entrenar AlphaGo es mayor que la necesaria para "mantener" a un adulto activo durante una década.

"El cerebro también tiene una capacidad increíble para almacenar información, estimada en 2.500 TB", añadió Hartung. “Estamos alcanzando los límites físicos de las computadoras de silicio porque no podemos empaquetar más transistores en un chip pequeño. Pero el cerebro está construido de manera completamente diferente. Tiene alrededor de 100 mil millones de neuronas conectadas a través de más de 1015 puntos de conexión. Esa es una enorme diferencia de potencia en comparación con nuestra tecnología actual”.

¿Cómo serían las biocomputadoras con inteligencia organoide?

Según Hartung, los organoides cerebrales actuales deben ampliarse para que sirvan como inteligencia organoide. “Son demasiado pequeños y cada uno contiene alrededor de 50.000 células. Deberíamos aumentar esta cifra a 10 millones para la OI", explicó.

Paralelamente, los investigadores están desarrollando tecnología para comunicarse con organoides. En pocas palabras, están desarrollando tecnología para enviar información y leer datos a partir de los cuales podrían saber qué están "pensando" los organoides. Se ayudarán mutuamente con herramientas de diversas disciplinas científicas y las adaptarán a sus fines, como la bioingeniería y el aprendizaje automático. Esto les permitirá desarrollar nuevos dispositivos de estimulación y registro.

"Hemos desarrollado un dispositivo que actuará como interfaz entre el cerebro y la computadora. Se trata de una especie de gorro EEG para organoides, que presentamos en un artículo publicado el pasado mes de agosto. Se trata de una capa flexible que está densamente cubierta con pequeños electrodos que pueden captar señales del organoide y transmitirlas", dijo Hartung.

El equipo de investigadores prevé que la OI incorporará eventualmente una amplia variedad de herramientas de estimulación y registro. Estos orquestarán interacciones en redes de organoides interconectados que realizarían tareas computacionales más complejas.

La inteligencia organoide podría ayudar a prevenir y tratar afecciones neurológicas

El potencial de la inteligencia organoide se extiende más allá de la propia informática. La atención sanitaria es un área que podría beneficiarse al máximo de las nuevas tecnologías. Los premios Nobel John Gurdon y Shinya Yamanaka han desarrollado una técnica innovadora que hace posible fabricar organoides cerebrales a partir de tejido humano adulto. Esto significa que los científicos pueden desarrollar organoides cerebrales personalizados a partir de muestras de piel de pacientes con trastornos neurológicos como la enfermedad de Alzheimer. Luego pueden probar cómo los factores genéticos, las drogas y las toxinas afectan los trastornos neurológicos.

"Los aspectos cognitivos de las enfermedades neurológicas también podrían estudiarse con la OI", afirmó Hartung. “Por ejemplo, podríamos comparar la formación de la memoria en organoides obtenidos de personas sanas y pacientes con Alzheimer y tratar de corregir los déficits relativos. La OI también podría usarse para probar si ciertas sustancias, como los pesticidas, causan problemas de memoria o de aprendizaje".

Ética y principios morales.

La creación de organoides del cerebro humano que puedan aprender, recordar e interactuar con su entorno plantea cuestiones éticas complejas. Por ejemplo, ¿podríamos desarrollar la conciencia incluso en una forma básica? ¿Pueden sentir dolor o sufrimiento? ¿Y qué derechos tendrían las personas sobre los organoides cerebrales fabricados a partir de sus propias células?

Los investigadores son muy conscientes de que su trabajo plantea muchas cuestiones éticas. "Una parte clave de nuestra visión es desarrollar OI de forma ética y socialmente responsable", afirmó Hartung. “Es por eso que hemos trabajado con especialistas en ética desde el principio para establecer un enfoque de 'ética integrada'. Todas las cuestiones éticas serán evaluadas continuamente por equipos formados por científicos, especialistas en ética y el público”.

¿Qué tan lejos estamos de la primera inteligencia organoide?

La OI está todavía en su infancia. Un estudio publicado recientemente por el investigador Dr. Pero Brett Kagan de Cortical Labs demuestra que el concepto funciona. Su equipo demostró que un cultivo de células planas normales puede aprender a jugar al videojuego Pong.

"Su equipo ya está probando esto con organoides cerebrales", confirma Hartung. “Yo diría que repetir este experimento con organoides ya cumple con la definición básica de OI. A partir de aquí, es sólo cuestión de construir comunidades, herramientas y tecnologías para aprovechar todo el potencial de la inteligencia organoide".