Laboratuvarda Oluşturulan Mini Beyinler

Yeni bir çalışma, yepyeni biyobilgisayarlar oluşturmak için kök hücreden türetilen 'mini beyinlerin' kullanılmasını öneriyor. Bu tür "organoid bilgisayarlar" fikren uzak gelebilir, ancak şimdiden etik sorunlar üzerine konuşuluyor.

Bilim insanları, optik kaplarla laboratuarda yetiştirilen "mini beyinlerin" bir gün güçlü ve verimli biyobilgisayarlar olarak hareket etmek için birbirine bağlanabileceğini öne sürdüler. Frontiers in Science dergisinde 28 Şubat'ta yayınlanan bir çalışmada, farklı disiplinlerden bir araştırmacı grubu, beyin organoidleri adı verilen insan beyin hücrelerinin 3 boyutlu yığınlarını, gelişmiş hesaplama görevleri yapabilen biyolojik donanıma dönüştürme planlarını özetledi.

John Hopkins Üniversitesi'nde mikrobiyoloji profesörü olan ilgili yazar John Hartung, “Silikon tabanlı bilgisayarlar kesinlikle sayılarla daha iyiyken, beyinler öğrenmede daha iyi. Örneğin, 2017'de dünyanın en iyi Go oyuncusunu yenen yapay zeka AlphaGo, 160.000 oyundan elde edilen verilerle eğitildi. Bir kişinin bu kadar çok oyunu deneyimlemesi için 175 yıldan fazla bir süre boyunca günde beş saat oynaması gerekir.” dedi.

Beyin organoidleri, insan beyninin yapısını ve işlevini taklit eden, ancak tam boyutlu organdan daha basit olan 3D yapılar olarak tasarlanmış kök hücre kümelerinin küçük, laboratuvar ortamında yaşayan kümeleridir. İlk olarak 2013 yılında bir bebeğin kafasının ortalamadan çok daha küçük olduğu bir durum olan mikrosefaliyi araştırmak için üretilen beyin damlaları, o zamandan beri Alzheimer, Parkinson ve Zika gibi hastalıkları incelemek ve yaralı fare beyinlerini iyi yerleştirilmiş greftlerle onarmak için kullanılıyor. Üstelik son zamanlarda, onlara Pong video oyununu oynamaları bile öğretildi.

Organoidler, kendi beyinlerimizin bilgi edinmesini ve depolamasını sağlayan hücre tiplerinin çoğunu paylaştığından, araştırmacılar, beyin damlalarının, bilgileri depolamadan önce hızlı ve fazla enerji harcamadan öğrenmelerini gerektiren hesaplama görevleri için benzersiz bir şekilde uygun olduğunu söylüyorlar.

Hartung, “ Bu beyinler, 2.500 TB olarak tahmin edilen bilgileri depolamak için inanılmaz bir kapasiteye sahip. Silikon bilgisayarların fiziksel sınırlarına ulaşıyoruz çünkü küçücük bir çipe daha fazla transistör sığdıramıyoruz. Ancak beyin tamamen farklı bir şekilde birbirine bağlanıyor. 1.015'ten fazla bağlantı noktasından birbirine bağlanan yaklaşık 100 milyar nöron var. Bu, beyine kıyasla çok büyük bir güç farkı.” dedi.

Araştırmacılar, öngördükleri organoid biyobilgisayarları oluştururken, beyin organoidlerindeki nöral aktiviteyi uyarmak ve kaydetmek için biyomühendislik - makine öğreniminden gelen araçları uyarladıklarını yazdılar. Bu, yalnızca bireysel organoidlerden bilgi gönderip almalarını sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda onları birbirine bağlayarak daha güçlü hesaplamaları destekleyebilecek karmaşık beyin kümeleri ağları yaratacaktır.

Bununla birlikte, raporun yazarları, sofistike biyobilgisayarlar oluşturmak için araştırmacıların önce etik bir mayın tarlasını geçmek zorunda kalacaklarını kabul ediyor. Şimdiye kadar, insan beyninin küçük taklitlerini yapmanın ahlaki sonuçları, tipik beyin organoidlerinin sınırlı hesaplama gücüne sahip az sayıda hücre içermesi gerçeğiyle sınırlandırılmıştı. Ancak bilim insanları, bilgisayarlara uygun organoidler yetiştirmek için onları 50.000 nörondan 10 milyona çıkarmaları gerekeceğini söylüyorlar.