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Este es el plan de los científicos para crear computadores con células humanas
Investigadores quieren aprovechar cultivos de tejidos cerebrales para crear herramientas potentes.
Thomas Hartung, bioquímico y médico de la Universidad Johns Hopkins. Foto: JHU
PERIODISTA DE CIENCIAActualizado:
Por estos días la inteligencia artificial fascina al mundo. Bien sea por las respuestas de ChatGPT, que sutilmente han comenzado a convertirse en una herramienta cotidiana, o por avances que no vemos tan cercanos, como los desarrollos que buscan mejorar el diagnóstico de enfermedades con máquinas entrenadas para la tarea, puede parecer que los computadores superan las capacidades de nuestra mente.
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Sin embargo, el cerebro humano no es solo la fuente de inspiración de estas tecnologías, sino que continúa superándolas de muchas formas. Por ejemplo, nuestra capacidad de aprendizaje, de memoria y de eficiencia energética sigue siendo superior –aunque, evidentemente, los computadores son mejores cuando de trabajar con números se trata–. Con esto en mente, investigadores en todo el mundo están trabajando en alternativas que, en lugar de tratar de que los computadores se parezcan más al cerebro, aborden un nuevo camino para crear biocomputadores que funcionen con células cerebrales.
El doctor Thomas Hartung, bioquímico y médico de la Universidad Johns Hopkins, en Estados Unidos, es uno de ellos. En febrero de este año dieron a conocer en un artículo publicado en la revista Frontiers in Science la hoja de ruta que están tomando para convertir en una realidad el hecho de que cultivos tridimensionales de células cerebrales, que han llamado organoides cerebrales, sirvan de hardware biológico.
“Llamamos a este nuevo campo interdisciplinar ‘inteligencia organoide’ (IO)”, explicaba el profesor Hartung en un comunicado. “Una comunidad de científicos de primera fila se ha reunido para desarrollar esta tecnología, que creemos que lanzará una nueva era de bioinformática rápida, potente y eficiente”, agregó.
Thomas Hartung Foto:JHU
Los organoides cerebrales son un tipo de cultivo celular que se produce en un laboratorio a partir de tejidos adultos. Una técnica innovadora desarrollada por los premios Nobel John Gurdon y Shinya Yamanaka, que inicialmente se ha visto como una alternativa prometedora para reemplazar el testeo en animales –de acuerdo con Hartung ya ha dejado de ser eficiente– en estudios en los que se busca la relación entre el alzhéimer y el autismo con la exposición a tóxicos.
Aunque no son “minicerebros” en el sentido estricto de la palabra, sí comparten aspectos claves de la función y estructura del cerebro, como las neuronas y otras células cerebrales esenciales para funciones cognitivas como el aprendizaje y la memoria.
En su paso por Medellín, con ocasión de la 12.ª Conferencia Mundial de Periodistas Científicos, que por primera vez tuvo lugar en un país latinoamericano, Hartung habló con EL TIEMPO sobre el futuro de este campo de estudio –que parece salido de la ciencia ficción–, las implicaciones éticas de intentar, de alguna manera, crear cerebros en laboratorio y sobre las ventajas médicas y tecnológicas que la inteligencia organoide puede traer para la humanidad.
¿Cómo empezó en este campo?
Me interesaba encontrar un modelo para entender el autismo y probar sustancias químicas relacionadas con esta condición. Por eso desarrollamos organoides cerebrales humanos, porque no queríamos hacer pruebas con ratas o ratones. Cuando vimos que los organoides cerebrales eran electrofisiológicamente activos, tuvimos la sensación de que estaban pensando. Y surgió la pregunta: ¿qué pasa si les doy algo en lo que pensar? Y así fue como empecé.
¿Cómo funcionan estos organoides?
El modelo se encuentra en una fase muy inicial de aplicación de tareas de aprendizaje sencillas. El haber conseguido que un cultivo de células cerebrales normales y planas aprendiera a jugar el videojuego Pong, como lo hicieron nuestros colegas de Cortical Labs, es una forma de evaluar si el entrenamiento funciona. A esto añadimos ahora nuestra experiencia en la construcción de organoides cerebrales (que tienen una estructura tridimensional) a partir de pacientes. Tomamos células madre de tejidos de pacientes con autismo o alzhéimer, y sabemos que los organoides resultantes tienen algunos de los defectos de estos pacientes.
Usted ha hablado sobre la relación que considera que existe entre toxicidad y autismo. ¿Por qué cree que esto ocurre?
Creo mucho que hay un efecto de los productos químicos que contribuyen al autismo porque las cifras aumentan muy rápido, mientras que la genética no cambia a un ritmo tan vertiginoso. Y no hay muchas más posibilidades de enfermar, salvo que encontremos en algún momento un virus desconocido que lo esté produciendo y que explicaría la propagación. Pero esto sería muy sorprendente porque vemos una distribución muy desigual entre países. Creo que tiene algo que ver con nuestro estilo de vida. Y por esta razón tiene algo que ver con las sustancias químicas a las que estamos expuestos.
¿Cómo pueden ayudar los organoides a avanzar en estas investigaciones sobre autismo y alzhéimer?
Creo que por el hecho de que podamos producir estos organoides cerebrales con la genética de un paciente autista, deberían ser más sensibles y mostrarnos de forma más relevante qué sustancias químicas están teniendo un efecto. Nos permiten probar muchas sustancias de forma mucho más rápida y barata. Espero que sea un sistema muy sensible, especialmente si tenemos puntos finales funcionales y si no estamos contando células muertas, sino que realmente vemos cómo es afectada su función de memorizar.
¿Cuáles son las metas de su equipo ahora?
Nuestro equipo está intentando explorar los límites de la inteligencia orgánica. ¿Hasta dónde podemos llegar? ¿Cuánto podemos entrenarla? ¿Hasta qué punto podemos vincularla a tareas sencillas que vayan más allá de un juego de computador y que realmente la combinemos con un robot? Se trata de utilizar el aprendizaje automático (machine learning) para comprender mejor la respuesta del cerebro. Es un gran reto que, sin duda, también está abierto a sorpresas y oportunidades que surgen mientras investigamos.
Hartung ensu paso por Medellín, con ocasión de la 12.ª Conferencia Mundial de Periodistas Científicos. Foto:Óscar Alba - IDCBIS
¿Pero se imaginan llegar a un horizonte donde puedan tener un cerebro artificial con sus propios pensamientos y tal vez su propia conciencia?
Creo que la conciencia solo puede producirse si permitimos que este cerebro artificial realice las experiencias respectivas. La conciencia no solo requiere la introducción de datos sobre una amplia variedad de aspectos del entorno, sino que también tiene que ver con todo el desarrollo que experimentamos en la infancia al crear experiencias que nos construyen como personalidad. No veo que esto vaya a ocurrir en un sistema artificial en un futuro previsible. Pero conseguir con estos organoides algún tipo de autoconciencia, como dónde estoy dentro de una determinada habitación o qué obstáculos tengo que sortear, sí puedo imaginármelo en un futuro próximo.
Háblenos sobre las aplicaciones que puede tener el desarrollo de estos organoides...
Desde mi punto de vista, el primer nivel es la neurociencia básica, entender cómo funcionan estos aspectos de la inteligencia a nivel celular y molecular para estudiarlos. Luego hay un área muy grande de uso para el desarrollo de fármacos o para encontrar sustancias químicas que tengan un impacto negativo en el cerebro. Basta pensar en encontrar sustancias que agraven el desarrollo del alzhéimer. Nuestras sociedades están produciendo esta enfermedad cada vez más rápido, más de lo que explicaría el envejecimiento de la población. Pero también podríamos ir más allá y pensar en cómo podemos mejorar nuestro estado de salud. ¿Podríamos hacer a la gente más inteligente con fármacos?
¿Y en informática?
Podríamos simplemente, al entender mejor cómo funciona el cerebro, cambiar la forma como construimos nuestros computadores y nuestros algoritmos para hacerlos más potentes. En última instancia, incluso podríamos combinar una unidad biológica con el computador para encomendarle determinadas tareas en las que el cerebro biológico se desenvuelve especialmente bien.
Eso suena bastante parecido a una película de ciencia ficción. ¿Usted cree que también puede ocurrir un futuro donde esto se salga de control y los robots dominen el mundo?
Yo no excluiría nada, pero no lo veo venir en un futuro próximo. Claro que podríamos producir un supercerebro de 10 o de 100 kilogramos que superara a cualquier cosa biológica. Pero también tendríamos que encontrar la forma de alimentarlo con información y darle oportunidades de producir y controlar cualquier tipo de robots. ¿Puedo imaginármelo? Sí. ¿Lo veo necesario? Probablemente no por el momento, y no lo veo en un futuro próximo.
¿Y cuál sería el escenario más loco que usted se imagina que podría ocurrir con este tipo de desarrollos?
Creo que sería un sistema en el que el computador y el cerebro hablaran entre sí y el cerebro cambiara en respuesta. Porque esta es una de las cosas bellas aquí. Te compras un computador y este no cambia, salvo que cambies un chip o lo que sea, mientras que el cerebro se está adaptando permanentemente. Creo que será muy interesante ver lo que el sistema de interfaz de , el organoide, le pide al computador y lo que este recibe como respuesta. Cómo se comunican realmente entre sí y cómo podemos desarrollar esto para obtener resultados específicos.
¿Quién marca los límites éticos en este tipo de investigaciones que pueden ser tan controversiales?
Cuando se trata de un sistema que posiblemente esté desarrollando autoconciencia, inteligencia y conciencia, la cuestión de si soy responsable de este sistema es muy interesante. ¿Puedo, por ejemplo, dejar de alimentarlo después de que haya desarrollado estas capacidades? Creo que también es muy importante tener en cuenta que se trata de células de personas que aún viven. Esto crea una situación nueva e interesante. Pero también me interesa mucho la simple cuestión de qué es aceptable para la sociedad. Hay límites por una buena razón a la hora de investigar con humanos o con grandes simios. También deberíamos pensar si debería haber límites en la investigación de estos sistemas y definirlos, pero debe hacerse no cuando tengamos los productos para prohibirlos, sino desde el principio.
Usted mencionaba la posibilidad de que en algún momento estos organoides generen pensamientos y el posible debate de a quién pertenecerían. ¿Usted qué opina?
No creo que esto tenga nada que ver con el donante. Creo que mis pensamientos son míos porque son el resultado de mi vida vivida, de todas las experiencias que tengo. Este organoide no comparte conmigo ninguna de estas experiencias de mi vida. No ha leído los mismos libros. No ha hablado con las mismas personas. No conoce a mi madre ni a mi padre. Es un sistema que ha hecho sus experiencias de modo completamente independiente. Y por esta razón, personalmente no creo que haya ningún derecho específico a, digamos, ideas creadas si esto ocurre en algún momento. Pero es una discusión filosófica y ética que la sociedad debe tener una vez que nos acercamos a los sistemas de inteligencia en este nivel.
ALEJANDRA LÓPEZ PLAZAS
REDACCIÓN CIENCIA
@TiempodeCiencia
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