Um "biocomputador" alimentado por células do cérebro humano pode ser desenvolvido durante a nossa vida, de acordo com pesquisadores da Universidade Johns Hopkins, que esperam que essa tecnologia expanda exponencialmente as capacidades da computação moderna e crie novos campos de estudo.
“A computação e a inteligência artificial têm impulsionado a revolução tecnológica, mas estão atingindo um 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 superar nossos limites tecnológicos atuais."
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.
"O cérebro ainda é incomparável com os computadores modernos", disse Hartung. "Frontier, o mais recente supercomputador de Kentucky, é uma instalação de 6.800 pés quadrados de US$ 600 milhões. Somente em junho do ano passado, ele excedeu 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 e membros do público foram incorporados à equipe.
