Биологичният компютър CL1 се захранва от лабораторно отгледани човешки неврони

Акценти

Компанията за биологични изчисления Cortical Labs, базирана в Мелбърн, Австралия, представи най-новата си разработка – биологичният компютър CL1. Той е подобрената версия на създадения преди това от компанията компютър, наречен DishBrain, чиято версия съдържа 800 000 човешки и миши неврони. „Изследванията, които проведохме, доведоха до създаването на първия в света комерсиализиран биологичен компютър. Ние вярваме, че изследванията ни имат ключово значение за нови открития, които досега бяха непостижими“, заявяват от компанията. Разработката със сигурност е предизвикателство към границите не само на технологиите, но и на биологията.

Биологичният компютър CL1

Технологията съчетава лабораторно култивирани неврони от човешки стволови клетки върху силиций като по този начин изследователите създават невронна мрежа, наречена Синтетичен биологичен интелект (SBI). Определят я като по-напреднала и устойчива форма на изкуствения интелект.

Истинските неврони биват култивирани в богат на хранителни вещества разтвор, който им доставя всичко необходимо, за да бъдат здрави и устойчиви. След това невроните растат върху силициевия чип, който от своя страна изпраща и получава електрически импулси в невронната структура и на практика представлява непрекъснато развиващ се организъм.

Невроните се приобщават към операционната система за биологичен интелект, която може да изпълнява симулации. Именно тази операционна система изпраща информация директно до невроните и докато те реагират, импулсите им засягат техния симулиран свят.

Невроните се програмират сами, безкрайно гъвкави са, учат се бързо, казват изследователите и подчертават, че те могат да бъдат поддържани живи до шест месеца чрез вътрешната животоподдържаща система на CL1.

„Стотици хиляди изкуствено отгледани неврони могат да си взаимодействат и да се учат. Трудно е дори да си представим какви задачи могат да бъдат поставени на човешките неврони, но възможностите са огромни. От моделирането на заболявания, през тестването на лекарства, та до създаването на изкуствен интелект“, обяснява главният научен директор на Cortical Labs Брет Каган и един от водещите изследователи.

Най-общо казано компютърът CL1 слива получените от човешките стволови клетки неврони със силиций и така създава нов клас изкуствен интелект.

„За разлика от използването на изкуствени невронни мрежи, ние отглеждаме нашите истински биологични невронни мрежи върху компютърни чипове. Вземаме кръв или кожа и ги трансформираме в стволови клетки, а стволовите клетки превръщаме в мозъчни клетки или неврони, които след това използваме за изчисления и в сферата на интелекта“, казва основателят и главен изпълнителен директор на компанията д-р Хун Венг Чон.

Вътре в тялото отгледаните неврони са поставени върху плоска електродна матрица, формирана от 59 електрода. Този „мозък“ е поставен в правоъгълен животоподдържащ блок, свързан към система, базирана на специален софтуер, който работи в реално време.

Какво може биологичният компютър

CL1 може да революционизира научните изследвания, откриването и тестването на лекарства, ранното откриване на заболявания и да ускори значително развитието на персонализираната медицина, категорични са от компанията.

>>>Невронни мрежи помагат за предотвратяване на слепотата

„С този вид технология ние потенциално бихме могли да отгледаме неврони, взети от пациенти с деменция или страдащи от епилепсия и да тестваме лекарства или съединения, които след това ще бъдат персонализирани, тоест пригодени за конкретния човек и неговото заболяване“, коментира д-р Чон и допълва, че създаденото от тях устройства има изкуствена система за поддържане на живота, която от своя страна поддържа клетките здрави.

Помпи заместват сърцето, а филтри бъбреците, има резервоар за хранене и система за управление на кислород, въглероден двуокис и отпадъци.

Етичните съображения при използването на SBI

В едно от изследванията си, публикувано в ScenceDirect, екипът на Cortical Labs говори за етичните съображения при използването на синтетичен биологичен интелект за моделиране на заболявания и тестване на лекарства.

„В краткосрочен план може да се съсредоточим върху потенциално по-усъвършенстван in vitro предклиничен скрининг на лекарства и моделиране на заболявания или разстройства, свързани с мозъка. В последно време in vitro тестването на лекарства се среща все по-често, особено с появата на органоидите. Това може да бъде много ефективно в някои случаи, но за заболявания с неврологични или психиатрични фактори, те не обхващат основната функция на невронната система, а нейната цел не е да изразява ключови маркери или да показва електрофизиологични потенциали за действие, а да обработва информация и да реагира бързо“, пишат авторите.

Изследователите допълват, че по тези причини обикновено тестването се извършва върху гризачи. Проблемът е, че въпреки някои физиологични сходства между хората и гризачите, това са изследвания с ниска производителност, изискват персонал и поддръжка. С по-висока производителност са изпитванията с модели като риба зебра, но при тях връзката с хората е много незначителна.

Отгледаните в лаборатория неврони позволяват да се извърши много по-широк спектър от медицински изследвания в in vitro модели. „SBI предлага потенциал за създаване на високопроизводителни модели на мозъчни заболявания, които са физиологично подобни на хората и така улеснява по-добри изследвания на мозъчни заболявания и предклиничен скрининг на лекарства като в същото време намалява нуждата от страдание на животните.“

Едно от предизвикателствата пред екипа е свързано с използването на моделите на стволовите клетки за скрининг на лекарства. И то е, че липсва разнообразие в линиите им. „Настоящите линии от стволови клетки са направени предимно от клетки на хора с европейски произход. Тъй като отговорите на лекарствата могат да се различават при хора с различен генетичен произход, резултатите от модели на стволови клетки, създадени от една клетъчна линия, може да не са обобщени.“

Едно от решенията на проблема е да се комбинират синтетичният биологичен интелект с персонализирани медицински подходи за изследване и лечение на мозъчни заболявания като се позволи SBI да се отглежда от собствените клетки на пациентите, които след това ще съответстват точно на техния генотип.

>>>Откриха лекарство за рядко заболяване с помощта на изкуствен интелект

И още един интерес акцент от публикацията. Ако синтетичния биологичен интелект произвежда интелигентност, която е подобна на човешката, това не значи, че има морален статус, казват авторите. Основание затова им дава възгледът, формулиран за първи път от Джереми Бентам за моралния статус на животните: „Въпросът не е дали животните могат да разсъждават, нито дали могат да говорят, а дали могат да страдат.“

Практично за иновацията

Устройствата ще бъдат произведени по поръчка и изпратени през втората половина на 2025 г. Те са предназначени за високоспециализирани лаборатории и изследователски групи, които ще имат възможността да отглеждат свои собствени клетки.

Компютърът е изграден от 30 отделни блока, всеки от тях съдържа клетки върху редици от електроди
Д-р Чон пояснява, че компютърът CL1 има нужда от много по-малко енергия в сравнение с други технологии, а това позволява по-дълги периоди на изследване. Използва между 850 и 1000 вата енергия.

През следващите месеци компанията ще пусне онлайн сървърен стек за биологична невронна мрежа, който да съдържа 30 отделни единици. Целта е до края на 2025 г. да има четири стека за комерсиална употреба чрез облака.

„За да имат повече хора достъп до иновацията, предлагаме и Wetware-as-a-Service (WaaS), което ще позволи на клиентите да имат дистанционен достъп и да работят с култивирани клетки чрез облака за изграждане на приложения“, съобщава д-р Чон. Той е категоричен, че платформата ще позволи на „хиляди изследователи, новатори и мислители по целия свят да превърнат потенциала на CL1 в осезаемо и реално въздействие“ и се надява те да инвестират в научноизследователска дейност и да направят нови научни пробиви.