Los organoides cerebrales pueden convertirse en potentes sistemas informáticos

Los organoides cerebrales pueden usarse como sistemas informáticos para alumbrar una computación biológica que podría ser más rápida, eficiente y poderosa que la computación basada en silicio y la Inteligencia Artificial (IA), consumiendo solo una fracción de la energía que necesitan en la actualidad los sistemas informáticos. En una década podríamos disponer de esta tecnología.

Una veintena de científicos, la mayoría norteamericanos, proponen en la revista Frontiers in Science una idea revolucionaria: utilizar organoides cerebrales como sistemas informáticos.

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Los organoides a los que se refiere este trabajo son productos de laboratorio elaborados con tejido neuronal a partir de células madre pluripotentes.

Son como minicerebros (no cerebros completos) que suelen medir 500 micrómetros de diámetro y que se usan como modelos neurológicos in vitro para estudiar enfermedades cerebrales en un espacio más simple y variable que el que representa un cerebro humano en su estado natural.

Inteligencia organoide

Los autores denominan a esta tecnología que proponen Inteligencia Organoide: tiene como finalidad aprovechar la maquinaria autoensamblada de cultivos de células cerebrales humanas en 3D (organoides cerebrales) para memorizar y calcular entradas de datos.

Se basa en la posibilidad tecnológica de que estos organoides desarrollen en laboratorio las mismas redes interneuronales observadas en los cerebros de los animales.

Los autores de esta investigación creen que el mimetismo de la red y la arquitectura celular de las estructuras corticales y subcorticales específicas de los organoides pueden facilitar las capacidades de procesamiento de información del tejido cerebral.

La Inteligencia Organoide se propone utilizar esa capacidad natural para desarrollar sistemas computacionales neurobiológicos que aprendan a partir de menos datos y con menos energía que el hardware de silicio.

Razonamiento lógico

Su razonamiento tiene mucha lógica: parte de la base de que, aunque los cerebros humanos son más lentos que las máquinas en el procesamiento de información simple, como la aritmética, superan con creces a las máquinas en el procesamiento de información compleja, ya que los cerebros gestionan mejor datos inciertos o pocos.

Otra ventaja: los cerebros pueden realizar procesamiento tanto secuencial como paralelo (mientras que los ordenadores solo pueden realizar el primero), y superan a los ordenadores en la toma de decisiones sobre enormes conjuntos de datos, altamente heterogéneos e incompletos y otras formas de procesamiento desafiantes.

El ejemplo que ponen los autores es taxativo: en 2013, el ordenador más potente del mundo tardó 40 minutos en modelar 1 segundo del 1% de la actividad cerebral de un ser humano.

Además, recuerdan que cada cerebro tiene una capacidad de almacenamiento estimada en 2500 TB (1 terabyte equivale a 1.000 gigabytes o 1.000.000 megabytes) y que dispone naturalmente de unos 100.000 millones de células nerviosas que estructuran una red neuronal intercomunicada por 100.000.000.000.000 conexiones.

Biocomputación inédita

Lo que pretenden estos científicos es aprovechar el extraordinario poder de procesamiento biológico del cerebro para desarrollar una computación biológica (o biocomputación) con el potencial de avances sin precedentes en velocidad de computación, potencia de procesamiento, eficiencia de datos y capacidades de almacenamiento, todo con menores necesidades energéticas.

Para conseguirlo, será necesario escalar los organoides cerebrales actuales en estructuras 3D complejas y duraderas enriquecidas con células y genes asociados con el aprendizaje, así como conectarlos a dispositivos de entrada y salida de próxima generación y a sistemas de aprendizaje automático asociado a la IA.

También se necesitarán nuevos modelos, algoritmos y tecnologías de interfaz para comunicarse con organoides cerebrales: de esta forma llegaremos a comprender cómo aprenden y calculan, y cómo procesan y almacenan las cantidades masivas de datos que generarán.

No son solo palabras: los autores de esta investigación proponen una arquitectura y un modelo para el desarrollo de la Inteligencia Organoide que cubre las etapas tecnológicas necesarias para su implantación.

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Enfoque ético

Una ventaja añadida a esta tecnología emergente, que podría tardar una década en desarrollarse, aunque con prototipos en dos o tres años, es que mejorará nuestra comprensión del desarrollo del cerebro, del aprendizaje y de la memoria, lo que podría ayudar a encontrar tratamientos para trastornos neurológicos como la demencia, destacan los investigadores.

Añaden, por último, que la Inteligencia Organoide requiere desde sus inicios un enfoque de ética integrada en el que equipos interdisciplinarios y representativos de especialistas en ética, investigadores y miembros del público identifiquen, discutan y analicen problemas éticos y los retroalimenten para informar investigaciones y trabajos futuros.

Referencia

Organoid intelligence (OI): the new frontier in biocomputing and intelligence-in-a-dish. Lena Smirnova et al. Front. Sci., 28 Feb 2023. DOI:10.3389/fsci.2023.1017235