Επιστήμονες στη Σουηδία δημιούργησαν τον πρώτο «ζωντανό υπολογιστή» στον κόσμο από ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό. Αποτελείται από 16 οργανοειδή, συστάδες εγκεφαλικών κυττάρων που αναπτύχθηκαν σε εργαστήριο, τα οποία στέλνουν πληροφορίες μεταξύ τους.
Λειτουργούν όπως ένα παραδοσιακό τσιπ υπολογιστή – στέλνοντας και λαμβάνοντας σήματα μέσω των νευρώνων τους που δρουν σαν κυκλώματα.
Αλλά αυτό που κάνει ξεχωριστά τα συγκεκριμένα οργανοειδή είναι ότι ο «ζωντανός υπολογιστής» χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια, επειδή οι ζωντανοί νευρώνες μπορούν να χρησιμοποιήσουν πάνω από ένα εκατομμύριο φορές λιγότερη ενέργεια από τους σημερινούς ψηφιακούς επεξεργαστές.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι για την ίδια ταχύτητα και 1.000 φορές περισσότερη μνήμη, ο ανθρώπινος εγκέφαλος χρησιμοποιεί από 10 έως 20 βατ -σε σύγκριση με τον υπολογιστή που χρησιμοποιεί 21 μεγαβάτ. Ένα μεγαβάτ ισούται με ένα εκατομμύριο βατ.
Τα οργανοειδή είναι μικροσκοπικές, αυτοοργανωμένες τρισδιάστατες καλλιέργειες ιστών που κατασκευάζονται από βλαστοκύτταρα. Τέτοιες καλλιέργειες μπορούν να κατασκευαστούν για να αναπαράγουν μεγάλο μέρος της πολυπλοκότητας ενός οργάνου ή για να εκφράσουν επιλεγμένες πτυχές του, όπως η παραγωγή ορισμένων τύπων κυττάρων.
Οι επιστήμονες παίρνουν τα βλαστοκύτταρα και τα καλλιεργούν για περίπου ένα μήνα μέχρι να σχηματίσουν χαρακτηριστικά όπως οι νευρώνες. Οι μίνι εγκέφαλοι κατασκευάστηκαν από περίπου 10.000 ζωντανούς νευρώνες, διαμέτρου περίπου 0,5 χιλιοστών. Τα οργανοειδή εκπαιδεύονται με δόσεις ντοπαμίνης – όταν εκτελούν τις εργασίες σωστά λαμβάνουν μια δόση της χημικής ουσίας ως ανταμοιβή.
Οι επιστήμονες χορηγούν ντοπαμίνη εκθέτοντας μια συγκεκριμένη περιοχή του οργανοειδούς στο φως – όπως συμβαίνει και με τον ανθρώπινο εγκέφαλο όταν ενεργοποιείται μια συγκεκριμένη περιοχή. Οι μίνι εγκέφαλοι περιβάλλονται από οκτώ ηλεκτρόδια που μετρούν τη δραστηριότητα στα οργανοειδή και οι ερευνητές μπορούν να στείλουν ρεύμα μέσω του ηλεκτροδίου για να επηρεάσουν τον νευρώνα. Αυτά τα ηλεκτρόδια εκτελούν τον διπλό ρόλο της διέγερσης των οργανοειδών και της καταγραφής των δεδομένων που επεξεργάζονται.
Τα οργανοειδή βρίσκονται μέσα σε έναν μικρορευστοποιητικό επωαστήρα που λειτουργεί ως ένα μίνι υδραυλικό σύστημα για μικροσκοπικές ποσότητες υγρών, παρέχοντας θρεπτικά συστατικά στα κύτταρα που είναι απαραίτητα για να διατηρηθούν στη ζωή. Ο επωαστήρας διατηρεί τα οργανοειδή σε θερμοκρασία σώματος και αυτοματοποιεί τη ροή και τη συντήρηση των κυτταρικών μέσων, παρέχοντας ένα σταθερό περιβάλλον απαλλαγμένο από βακτήρια και ιούς. Τα κύτταρα στον «ζωντανό υπολογιστή» πεθαίνουν μέσα σε 100 ημέρες, συσσωρευμένα σε μια τρισδιάστατη δομή οργανοειδών. Είναι όμως παρόμοια με τα ανθρώπινα και έχουν παρόμοια ηλεκτρική δραστηριότητα. Οι επιστήμονες απλώς αναπτύσσουν νέα οργανοειδή για να αντικαταστήσουν τα νεκρά.
Η ομάδα εγκαινίασε πρόσφατα τον υπολογιστή εγκεφάλου ως μια διαδικτυακή πλατφόρμα που επιτρέπει στους ερευνητές παγκοσμίως να διεξάγουν πειράματα εξ αποστάσεως σε βιολογικούς νευρώνες in vitro. Ήδη, πάνω από 30 πανεπιστήμια έχουν εκδηλώσει ενδιαφέρον για τη χρήση της πλατφόρμας.
