¿Podrían las computadoras funcionar con células cerebrales humanas?

La tecnología ha superado ampliamente la posibilidad de cálculos que hace nuestro cerebro. Por ello, los científicos buscan actualmente hacer que las computadoras se parezcan más a los cerebros humanos.

Una “biocomputadora” impulsada por células cerebrales humanas podría desarrollarse durante nuestra vida, según investigadores de la Universidad Johns Hopkins que esperan que dicha tecnología amplíe exponencialmente las capacidades de la informática moderna y cree campos de estudio novedosos.

En un artículo reciente, el equipo especializado de esa casa de estudios describe su plan para la “inteligencia organoide” en la revista Frontiers in Science. “La computación y la inteligencia artificial han estado impulsando la revolución tecnológica, pero están llegando a un techo. La biocomputación es un enorme esfuerzo para compactar el poder computacional y aumentar su eficiencia para superar nuestros límites tecnológicos actuales”, dijo Thomas Hartung, profesor de ciencias de la salud ambiental e investigador del departamento de Ingeniería y Salud Ambiental de la Universidad Johns Hopkins, quien encabeza el trabajo.

“Siempre hemos tratado de hacer que nuestras computadoras se parezcan más al cerebro. Al menos teóricamente, el cerebro es esencialmente incomparable como computadora”, agregó Hartung. 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.

Es que durante casi dos décadas, los científicos han utilizado pequeños organoides para experimentar con riñones, pulmones y otros órganos sin recurrir a pruebas en humanos o animales. Más recientemente, Hartung y sus colegas de Johns Hopkins han estado trabajando con organoides cerebrales, orbes del tamaño de un punto de bolígrafo con neuronas y otras características que prometen mantener funciones básicas como aprender y recordar.

“Esto abre la investigación sobre cómo funciona el cerebro humano porque puedes empezar a manipular el sistema, haciendo cosas que éticamente no puedes hacer con cerebros humanos”, precisó Hartung, que comenzó a desarrollar y ensamblar células cerebrales en organoides funcionales en 2012 utilizando células de muestras de piel humana reprogramadas en un estado similar al de una célula madre embrionaria. Cada organoide contiene unas 50.000 células, aproximadamente del tamaño del sistema nervioso de una mosca de la fruta. Ahora imagina construir una computadora futurista con tales organoides cerebrales.

“Las computadoras que funcionan con este “hardware biológico” podrían comenzar en la próxima década a aliviar las demandas de consumo de energía de la supercomputación que se están volviendo cada vez más insostenibles”, dijo Hartung. Aunque las computadoras procesan cálculos que involucran números y datos más rápido que los humanos, los cerebros son mucho más inteligentes para tomar decisiones lógicas complejas, como distinguir un perro de un gato.

“El cerebro aún no tiene comparación con las computadoras modernas. Frontier, la supercomputadora más reciente de Kentucky, es una instalación de 6800 pies cuadrados de $600 millones. Solo en junio del año pasado, superó por primera vez la capacidad computacional de un solo cerebro humano, pero usando un millón de veces más energía”, agregó el experto.

“Podrían pasar décadas antes de que la inteligencia organoide pueda impulsar un sistema tan inteligente como un ratón”, afirmó Hartung. Pero al aumentar la producción de organoides cerebrales y entrenarlos con inteligencia artificial, prevé un futuro en el que las biocomputadoras admitan velocidades de computación, potencia de procesamiento, eficiencia de datos y capacidades de almacenamiento superiores.

“Tomará décadas antes de que logremos el objetivo de algo comparable a cualquier tipo de computadora. Pero si no empezamos a crear programas de financiación para esto, será mucho más difícil”, destacó Hartung. “La inteligencia organoide también podría revolucionar la investigación de pruebas de drogas para los trastornos del neurodesarrollo y la neurodegeneración”, indicó Lena Smirnova , profesora asistente de ingeniería y salud ambiental de Johns Hopkins que codirige las investigaciones.

“Queremos comparar organoides cerebrales de donantes típicamente desarrollados versus organoides cerebrales de donantes con autismo. Las herramientas que estamos desarrollando hacia la computación biológica son las mismas herramientas que nos permitirán comprender los cambios en las redes neuronales específicas del autismo, sin tener que usar animales o acceder a los pacientes, para que podamos comprender los mecanismos subyacentes de por qué los pacientes tienen esta cognición. Problemas y deficiencias”, agregó la especialista.

Para evaluar las implicaciones éticas de trabajar con la inteligencia de los organoides, se incorporó al equipo un consorcio diverso de científicos, expertos en bioética y miembros del público.

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