Actualmente hay varios proyectos que pretenden hacer a los humanos tan inteligentes como las máquinas insertando chips en los cerebros, pero también hay investigaciones en curso que buscan fabricar computadoras inteligentes a partir de células humanas.

Y los investigadores de la Universidad Johns Hopkins (EE.UU.) creen que en los próximos años podría desarrollarse una “biocomputadora” alimentada por células cerebrales humanas.

“La informática y la Inteligencia Artificial han impulsado la revolución tecnológica, pero están alcanzando un techo”, explica a Metro Thomas Hartung, profesor de Ciencias de la Salud Medioambiental en la Escuela Bloomberg de Salud Pública y la Escuela Whiting de Ingeniería de la Universidad Johns Hopkins. “La bioinformática supone un enorme esfuerzo de compactación y aumento de la eficiencia para superar nuestros límites tecnológicos actuales”.

Recientemente, Hartung y sus colegas estuvieron trabajando con organoides cerebrales, órganos del tamaño de un punto de bolígrafo con neuronas y otras características que prometen mantener funciones básicas como el aprendizaje y la memoria.

“Esto abre la investigación sobre cómo funciona el cerebro humano. Porque se puede empezar a manipular el sistema, haciendo cosas que éticamente no se pueden hacer con cerebros humanos”, añadió Hartung.

El profesor comenzó a cultivar y ensamblar células cerebrales en organoides funcionales en 2012 utilizando muestras de piel humana reprogramadas a un estado similar al de las células madre embrionarias. Cada organoide contiene unas 50.000 células, aproximadamente del tamaño del sistema nervioso de una mosca de la fruta.

“Los ordenadores que funcionan con este “hardware biológico” podrían empezar a aliviar en la próxima década las demandas de consumo energético cada vez más insostenibles de la supercomputación”, afirma Hartung.

Aunque los ordenadores calculan números y procesan datos más rápido que los humanos, los cerebros son mucho más inteligentes a la hora de tomar decisiones lógicas complejas.

Según Hartung, podrían pasar décadas antes de que la inteligencia de los organoides pueda alimentar un sistema tan inteligente como un ratón. Pero al aumentar la producción de organoides cerebrales y entrenarlos con IA, prevé un futuro en el que los bioordenadores soporten una velocidad de cálculo, una potencia de procesamiento, una eficiencia de datos y una capacidad de almacenamiento superiores.

Metro habló con el experto para saber más.

Mente humana vs. computadora

-La potencia de cálculo del cerebro humano fue superada por primera vez por el superordenador más rápido en junio de 2022.

-Lo consiguió Frontier, el último superordenador de Kentucky, valorado en 600 millones de dólares y que requiere unas instalaciones de 6.800 metros cuadrados.

-Para superar la potencia de cálculo de un solo cerebro humano tuvo que utilizar un millón de veces más energía.

-El cerebro humano funciona mucho mejor con información incompleta (pensamiento intuitivo) y puede añadir nueva información más fácilmente.

Entrevista

Thomas Hartung,

catedrático de Ciencias de la Salud Medioambiental de la Escuela Bloomberg de Salud Pública de la Universidad Johns Hopkins y de la Escuela Whiting de Ingeniería.

P: ¿Cómo se le ocurrió crear una computadora alimentada por células humanas?

- En 2016, fuimos el cuarto grupo en producir organoides cerebrales, pero introdujimos la producción masiva estandarizada. Esto permite hacer pruebas con fármacos y sustancias químicas tóxicas. Como estos modelos celulares en 3D son espontáneamente electrofisiológicamente activos, un poco descuidadamente dije “están pensando”. Algunos de mis oyentes se escandalizaron y me preguntaron si eran conscientes. Yo respondí: “Están pensando, pero no tienen nada en qué pensar, sin entrada ni salida”. Esto generó la idea de qué pasa si les damos input y output.

P: ¿Cuáles son los beneficios y las ventajas de una biocomputadora?

- Debemos tener claro que una biocomputadora competitiva con los ordenadores de silicio es una visión, no una realidad. Estamos en una fase en la que podemos aplicar la bioingeniería a los aspectos celulares del aprendizaje y la memoria. Estos modelos de “inteligencia en un plato” tienen aplicaciones inmediatas como herramienta de investigación para la neurociencia y el desarrollo de fármacos. También pueden ayudarnos a identificar, por ejemplo, los tóxicos que alteran la función cerebral.

Explorando cómo funciona el cerebro, podemos diseñar mejores arquitecturas informáticas, ya que el cerebro aún no tiene rival en muchos aspectos. En última instancia, si algunas de las ventajas del cerebro pueden materializarse también en un sistema de bioingeniería, también podríamos explotarlo como biocomputadora.

P: ¿Qué papel desempeñan las células humanas?

- Son el núcleo del modelo. Construimos arquitecturas celulares que permiten algunas funciones cerebrales primitivas. Combinándolas con entradas y salidas, así como con retroalimentación sobre sus acciones, podemos empezar a entrenarlas. Esto también podría hacerse con células cerebrales animales. Sin embargo, para encontrar fármacos y sustancias tóxicas, es preferible utilizar un modelo humano.

P: ¿Cuándo veremos una biocomputadora operativa?

- Aunque faltan décadas para que exista una biocomputadora superior, sus usos para la investigación del cerebro y el desarrollo de fármacos ya están empezando. Dado que la inteligencia organoide combina tres tecnologías disruptivas (bioingeniería basada en células madre, tecnologías de sensores e inteligencia artificial), es posible que veamos avances más rápidos de lo que podemos imaginar en la actualidad.