SCTD, 26/03/2023
Pesquisadores da Johns Hopkins abrem caminho para um novo campo de 'inteligência organoide'.
De acordo com pesquisadores da Universidade Johns Hopkins, um “biocomputador” alimentado por células cerebrais humanas pode ser desenvolvido durante a nossa vida. Espera-se que essa tecnologia expanda exponencialmente as capacidades da computação moderna e abra novas áreas de pesquisa.
O plano da equipe para “inteligência organoide” foi delineado em um artigo recente publicado na revista Frontiers in Science.
“A computação e a inteligência artificial têm impulsionado a revolução tecnológica, mas estão batendo no teto”, disse Thomas Hartung, professor de ciências da saúde ambiental na Escola de Saúde Pública Johns Hopkins Bloomberg e na Escola de Engenharia Whiting, que lidera o trabalho. “A biocomputação é um enorme esforço para compactar o poder computacional e aumentar sua eficiência para ultrapassar nossos atuais limites tecnológicos.”
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| Imagem ampliada de um organoide cerebral produzido no laboratório de Thomas Hartung, tingido para mostrar neurônios em magenta |
Por quase duas décadas, os cientistas usaram minúsculos organoides, tecidos desenvolvidos em laboratório que se assemelham a órgãos totalmente desenvolvidos, para fazer experimentos em rins, pulmões e outros órgãos sem recorrer a testes em humanos ou animais. Mais recentemente, Hartung e seus colegas da Johns Hopkins trabalharam com organoides cerebrais, orbes do tamanho de um ponto de caneta com neurônios e outros recursos que prometem sustentar funções básicas como aprender e lembrar.
“Isso abre pesquisas sobre como o cérebro humano funciona”, disse Hartung. “Porque você pode começar a manipular o sistema, fazendo coisas que você não pode eticamente fazer com cérebros humanos.”
Hartung começou a crescer e montar células cerebrais em organoides funcionais em 2012, usando células de amostras de pele humana reprogramadas em um estado semelhante a células-tronco embrionárias. Cada organoide contém cerca de 50.000 células, aproximadamente do tamanho do sistema nervoso de uma mosca da fruta. Ele agora prevê a construção de um computador futurista com esses organoides cerebrais.
Os computadores que rodam neste “hardware biológico” podem na próxima década começar a aliviar as demandas de consumo de energia da supercomputação que estão se tornando cada vez mais insustentáveis, disse Hartung. Embora os computadores processem cálculos envolvendo números e dados mais rapidamente do que os humanos, os cérebros são muito mais inteligentes na tomada de decisões lógicas complexas, como diferenciar um cachorro de um gato.
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| Thomas Hartung com organoides cerebrais em seu laboratório na Escola de Saúde Pública Johns Hopkins |
“O cérebro ainda é incomparável com os computadores modernos”, disse Hartung. “Frontier, o mais recente supercomputador em Kentucky, é uma instalação de US$ 600 milhões e 6.800 pés quadrados. Somente em junho do ano passado, ultrapassou pela primeira vez a capacidade computacional de um único cérebro humano — mas usando um milhão de vezes mais energia.”
Pode levar décadas até que a inteligência organóide possa alimentar um sistema tão inteligente quanto um mouse, disse Hartung. Mas, ao aumentar a produção de organoides cerebrais e treiná-los com inteligência artificial, ele prevê um futuro em que os biocomputadores suportam velocidade de computação superior, poder de processamento, eficiência de dados e recursos de armazenamento.
“Levará décadas até atingirmos o objetivo de algo comparável a qualquer tipo de computador”, disse Hartung. “Mas se não começarmos a criar programas de financiamento para isso, será muito mais difícil.”
A inteligência organóide também pode revolucionar a pesquisa de testes de drogas para distúrbios do desenvolvimento neurológico e neurodegeneração, disse Lena Smirnova, professora assistente de saúde ambiental e engenharia da Johns Hopkins que co-lidera as investigações.
“Queremos comparar os organoides cerebrais de doadores tipicamente desenvolvidos com os organoides cerebrais de doadores com autismo”, disse Smirnova. “As ferramentas que estamos desenvolvendo para a computação biológica são as mesmas que nos permitirão entender as mudanças nas redes neuronais específicas para o autismo, sem ter que usar animais ou acessar pacientes, para que possamos entender os mecanismos subjacentes de por que os pacientes têm essas cognições problemas e deficiências”.
Para avaliar as implicações éticas de trabalhar com inteligência organoide, um consórcio diversificado de cientistas, bioeticistas (pagos) e membros do público foram incorporados à equipe.
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