Исследователи объединили выращенную в лаборатории человеческую мозговую ткань с электроникой

Ученые преодолели важнейший барьер между биологией и электроникой. Исследование, опубликованное в Nature Electronics (резюме в Nature), описывает "гибридный биокомпьютер", сочетающий выращенную в лаборатории человеческую мозговую ткань с обычными схемами и ИИ. Гибрид получил название Brainoware и научился определять голоса с точностью в 78%. А в будущем это может привести к появлению микросхем на основе нейронов.

Brainoware объединяет органоиды мозга — кластеры человеческих клеток, полученные из стволовых и превращённые в мини-мозг, наполненный нейронами — с обычными электронными схемами. Для изготовления исследователи поместили "один органоид на пластину с тысячами электродов для подключения мозга к электрическим цепям". При этом схемы передают мозговой ткани информацию, которую хотят ввести, в виде электрических импульсов.

Затем мозговая ткань обучается и взаимодействует с технологией. Датчик в электронном массиве определяет ответ мини-мозга, который обученный алгоритм машинного обучения расшифровывает. Другими словами, с помощью ИИ нейроны и электроника объединяются в единую (пока чрезвычайно простую) решающую задачи биомашину.

Исследователи обучили компьютерно-мозговую систему распознавать человеческую речь. Они тренировали Brainoware на 240 записях восьми говорящих людей, "преобразуя аудио в электрические сигналы для передачи органоиду". Органическая часть по-разному реагировала на каждый голос, генерируя паттерн нейронной активности, который ИИ научился понимать. Точность распознавания голосов Brainoware составила 78%.

Команда рассматривает работу скорее как подтверждение концепции, нежели нечто практически применимое в ближайшей перспективе. Хотя предыдущие исследования показали, что двумерные культуры клеток мозга могут делать похожие вещи, это первые испытания с использованием трёхмерного комка человеческих мозговых клеток. Это может указывать на будущее биологических вычислений, где "скорость и эффективность человеческих мозгов" станут двигателем сверхмощного ИИ. Правда, тут уместно задать вопрос — а что может пойти не так?

По мнению биомедицинского инженера из Университета Пизы в Италии Арти Ахлувалии, такая технология позволит лучше изучить человеческий мозг. Поскольку мозговые органоиды способны воспроизводить центр управления нервной системой так, как простые клеточные культуры не могут, исследовательница считает, что Brainoware (и дальнейшие открытия, к которым она может привести) поможет моделировать и изучать такие неврологические расстройства как болезнь Альцгеймера.

В этом и есть потенциал: однажды, быть может, заменить такими моделями животных при изучении мозга.

Среди проблем этой странной прото-кибернетической технологии — поддержание органоидов в живом состоянии, особенно при масштабировании в более сложных областях, где ученые в конечном итоге хотят их применить. Мозговые клетки должны расти в инкубаторе, что может осложниться при увеличении размеров органоидов. Следующие шаги включают изучение адаптации мозговых органоидов к более сложным задачам и повышение их стабильности и надежности.