Kunnen hersencellen computers aansturen? Deze startup gebruikt menselijke neuronen om datacenters van energie te voorzien

Kunnen hersencellen computers aansteken? Deze startup gebruikt menselijke neuronen voor datacenters

Een Australische startup heeft de werelds eerste apparaat ontwikkeld waarmee gebruikers “code” kunnen uitvoeren op levende menselijke hersencellen. Cortical Labs heeft een systeem ontwikkeld dat laboratorium-gegroeide neuronen combineert met siliconen hardware, waardoor gebruikers toepassingen kunnen verkennen die variëren van neurowetenschappen en ziekte-modellering tot robotica en kunstmatige intelligentie (AI).

Het systeem, CL1, functioneert door neuronen uit stamcellen te laten groeien en deze op chips te plaatsen die elektrische signalen kunnen verzenden en ontvangen. “We gebruiken deze cellen meer als een ingenieursbenadering om iets te bouwen dat nog nooit eerder heeft bestaan en mogelijk eigenschappen heeft die we nog nooit hebben kunnen gebruiken. Tot nu toe zijn de resultaten zeer opwindend,” zegt Brett J. Kagan, de chief scientific officer en chief operating officer van Cortical Labs.

Kagan voegde eraan toe: “Alles wat je nodig hebt is een beetje bloed of wat huid, en je kunt een onbegrensde voorraad van deze cellen genereren die je vervolgens in neuronen kunt omzetten.” Het bedrijf werkt aan biologische computerfaciliteiten in Melbourne en Singapore, waar meerdere eenheden van hun systeem kunnen worden ingezet en op afstand toegankelijk zijn.

Hoe verschilt het van de traditionele siliconenchip?

CL1 stelt gebruikers in staat om direct met de neuronen te communiceren, elektrische signalen te sturen als invoer en te interpreteren hoe de cellen in real-time reageren. Het systeem maakt gebruik van siliconenchips, maar deze zijn uitgerust met micro-elektroden die communiceren met levende neuronen, signalen verzenden en hun reacties lezen als onderdeel van de berekening. In tegenstelling tot traditionele siliconencomputers, gebruikt het systeem levende celculturen die een voedingsrijke vloeistof nodig hebben om te overleven, een aanpak die soms wordt omschreven als “wetware”.

Cortical Labs meldt dat ongeveer 120 eenheden van dit systeem draaien in een klein datacenter in Melbourne, Australië. Hoewel het idee om neuronen in het laboratorium te kweken niet nieuw is, zegt Cortical Labs dat het systeem is gestandaardiseerd zodat cellen gemakkelijker kunnen worden verbonden met elektronische interfaces, zonder dat complexe, op maat gemaakte laboratoriumopstellingen nodig zijn.

Efficiëntie gevonden in de menselijke biologie

Wat eerder maanden of jaren van gespecialiseerd laboratoriumwerk vereiste, kan nu in enkele uren of dagen worden gedaan dankzij het geïntegreerde platform, aldus het bedrijf. Het interageren met biologische neuronen op deze manier kan het computeren energie-efficiënter en aanpasbaar maken dan conventionele systemen. “Biologie is ongelooflijk energie-efficiënt. Wij [mensen] hebben geen enorme hoeveelheden data nodig,” zegt Kagan.

“Ik heb een kleine dochter, en voor haar om te leren wat een hond is, hoeft ze slechts een paar foto’s van een hond te zien. Machine learning heeft tienduizenden of zelfs honderdduizenden voorbeelden nodig, afhankelijk van de taak. We kunnen ook omgaan met onzekerheid en ruis in informatie,” voegde hij eraan toe.

Het gebruik van humane cellen kan ook onderzoeksdoeleinden dienen. Omdat de neuronen zijn gegroeid uit donorsamples, kunnen ze genetische kenmerken weerspiegelen, waardoor wetenschappers kunnen bestuderen hoe cellen reageren op verschillende behandelingen in een laboratoriumomgeving. Desondanks blijven traditionele siliconencomputers veel effectiever bij nauwkeurige, snelle wiskundige berekeningen, aldus Kagan.

Ethiek rond biologie in computing

Het gebruik van menselijke cellen in computers roept ethische vragen op, hoewel onderzoekers zeggen dat het zorgniveau afhangt van de complexiteit van het systeem. Muotri zegt geen grote problemen te zien met eenvoudigere netwerken van menselijke neuronen, zoals die gebruikt door bedrijven zoals Cortical Labs. Hij waarschuwt echter dat complexere hersenachtige structuren uitdagingen kunnen opleveren.

“De anatomische organisatie van het weefsel… kan waarschijnlijk een soort ervaring in een dish genereren,” zegt hij. “Dit kan een soort bewustzijn creëren… en sommige mensen kunnen zich hier ongemakkelijk bij voelen.” Dergelijke zorgen kunnen nieuwe regels en toezicht vereisen naarmate de technologie zich ontwikkelt.

Kagan stelt dat de aanpak van Cortical Labs ethische voordelen kan bieden, waaronder het verminderen van de noodzaak voor dierproeven en het toestaan van meer controle over biologische systemen. “We vinden dat dit een veel betere aanpak is,” zegt hij.