Ο πρώτος «ζωντανός υπολογιστής» αποτελείται από κύτταρα ανθρώπινου εγκεφάλου

Υπάρχει συνεχής συζήτηση για το αν και σε τι βαθμό θα μπορέσουν τα ρομπότ να αντικαταστήσουν τον άνθρωπο σε διάφορους τομείς. Αλλά ίσως θα έπρεπε να ανησυχούν οι μηχανές για εμάς. Επιστήμονες στη Σουηδία δημιούργησαν τον πρώτο «ζωντανό υπολογιστή» στον κόσμο που είναι κατασκευασμένος από ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό.

Αποτελείται από 16 οργανοειδή, συστάδες εγκεφαλικών κυττάρων που αναπτύχθηκαν σε εργαστήριο, τα οποία στέλνουν πληροφορίες μεταξύ τους. Λειτουργούν σαν ένα παραδοσιακό τσιπ υπολογιστή στέλνοντας και λαμβάνοντας σήματα μέσω των νευρώνων τους που λειτουργούν σαν κυκλώματα. Αλλά αυτό που τους κάνει ξεχωριστούς είναι ότι η ζωντανή μηχανή χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια επειδή οι ζωντανοί νευρώνες μπορούν να χρησιμοποιήσουν πάνω από ένα εκατομμύριο φορές λιγότερη ενέργεια από τους σημερινούς ψηφιακούς επεξεργαστές που χρησιμοποιούνται σήμερα.

Η απόδοση

Σε σύγκριση με τους καλύτερους υπολογιστές στον κόσμο οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι για την ίδια ταχύτητα και χίλιες φορές περισσότερη μνήμη ο ανθρώπινος εγκέφαλος χρησιμοποιεί 10 έως 20 watts σε σύγκριση με τον υπολογιστή που χρησιμοποιεί 21 μεγαβάτ.  Ένα μεγαβάτ ισούται με ένα εκατομμύριο βατ.

Ο υπολογιστής που ονομάστηκε «Brainoware»  χρησιμοποιεί ανθρώπινους νευρώνες και τεχνολογικό υλικό κάνοντας ένα σημαντικό βήμα στην προσπάθεια συγχώνευσης ανθρώπου και μηχανών.  Το… ζωντανό μηχάνημα αναπτύχθηκε από επιστήμονες της νεοφυούς εταιρείας FinalSparks που εστιάζει στη δημιουργία λύσεων με βιολογικά νευρωνικά δίκτυα.

«Αυτή η ιδέα είναι κοινή στην επιστημονική φαντασία, αλλά δεν έχει γίνει σημαντική έρευνα σε αυτή την κατεύθυνση» λέει ο Δρ Φρεντ Τζόρνταν, συν-διευθύνων σύμβουλος της FinalSpark. Τα οργανοειδή είναι μικροσκοπικές, αυτό-οργανωμένες τρισδιάστατες καλλιέργειες ιστού που παράγονται από βλαστοκύτταρα.

Τέτοιες καλλιέργειες μπορούν να κατασκευαστούν για να αναπαράγουν μεγάλο μέρος της πολυπλοκότητας ενός οργάνου ή για να εκφράσουν επιλεγμένες πτυχές του όπως η παραγωγή μόνο ορισμένων τύπων κυττάρων. Οι επιστήμονες παίρνουν τα βλαστοκύτταρα και τα καλλιεργούν για περίπου ένα μήνα μέχρι να σχηματίσουν χαρακτηριστικά όπως νευρώνες.

Το… μπουστάρισμα

Οι μίνι εγκέφαλοι του FinalSparks κατασκευάστηκαν από περίπου 10.000 ζωντανούς νευρώνες, περίπου 0,5 χιλιοστά σε διάμετρο. Τα οργανοειδή εκπαιδεύονται με δόσεις ντοπαμίνης  όταν εκτελούν τις εργασίες σωστά, δηλαδή λαμβάνουν μια ροή της χημικής ουσίας ως ανταμοιβή.

Οι επιστήμονες χορηγούν ντοπαμίνη εκθέτοντας μια συγκεκριμένη περιοχή του οργανοειδούς του εγκεφάλου στο φως παρόμοια με το πώς απελευθερώνεται στον ανθρώπινο εγκέφαλο όταν ενεργοποιείται μια συγκεκριμένη περιοχή. Οι μίνι εγκέφαλοι περιβάλλονται από οκτώ ηλεκτρόδια που μετρούν τη δραστηριότητα στα οργανοειδή και οι ερευνητές μπορούν να στείλουν ρεύμα μέσω του ηλεκτροδίου για να επηρεάσουν τον νευρώνα.

Αυτά τα ηλεκτρόδια εκτελούν τον διπλό ρόλο της διέγερσης των οργανοειδών και της καταγραφής των δεδομένων που επεξεργάζονται.  Τα οργανοειδή στεγάζονται επίσης σε ένα μικρορευστοποιητικό επωαστήρα που λειτουργεί ως ένα μίνι υδραυλικό σύστημα για μικροσκοπικές ποσότητες υγρών, παρέχοντας θρεπτικά συστατικά στα κύτταρα και παρέχονται θρεπτικά συστατικά απαραίτητα για να διατηρηθούν στη ζωή.

Ο επωαστήρας διατηρεί τα οργανοειδή σε θερμοκρασία σώματος και αυτοματοποιεί τη ροή και τη συντήρηση των κυτταρικών μέσων, παρέχοντας ένα σταθερό περιβάλλον απαλλαγμένο από βακτήρια και ιούς. Τα κύτταρα στον «ζωντανό υπολογιστή» ζουν και πεθαίνουν μέσα σε 100 ημέρες, συγκεντρωμένα σε μια τρισδιάστατη οργανοειδή δομή. Είναι παρόμοια με αυτά του πραγματικού ανθρώπινου εγκεφάλου και έχουν παρόμοια ηλεκτρική δραστηριότητα.