No zinātniskās fantastikas par realitāti: Šveices zinātnieki rada "dzīvos datorus" no cilvēka šūnām

Šo ideju Šveicē virza Dr. Freds Džordans, laboratorijas "FinalSpark" līdzdibinātājs, kuru apciemoja BBC tehnoloģiju redaktore Zoja Kleinmena.

"Mēs visi esam pieraduši pie jēdzieniem "programmatūra" un "aparatūra". Tagad mēs veidojam kaut ko jaunu — "mitrprogrammatūru" (wetware)," skaidro Džordans. "Tā ir pavisam cita pieeja tam, kā domājam par smadzenēm un to, kas mēs paši esam."

"Mini smadzenes" kā datori

"FinalSpark" pētnieki izmanto cilmes šūnas no cilvēka ādas, kas tiek iegādātas no klīnikām Japānā. No šīm šūnām laboratorijā veido organoīdus — sīkus baltus lodveida veidojumus, kas sastāv no neironiem un atbalsta šūnām. Katrs organoīds būtībā ir mikroskopisks, mākslīgi audzētas "mini-smadzenes".

Kad šie organoīdi nobrieduši, tos pieslēdz elektrodiem, lai sūtītu un uztvertu elektriskos signālus – gluži kā datorā.

"Tu nospied taustiņu, signāls iet cauri elektrodiem, un uz ekrāna redzi aktivitātes lēcienu – tā, it kā šūnas reaģētu," skaidro Džordans. Šobrīd šādi testi ir vienkārši, taču komandas mērķis ir panākt, lai biokomputers spētu "mācīties", līdzīgi kā mākslīgais intelekts (MI).

"Tu dod ievadi un sagaidi rezultātu. Tāpat kā MI atpazīst kaķi bildē, mēs vēlamies, lai organoīdi mācītos reaģēt uz signāliem," stāsta Džordans.

"Mitrā aparatūra" – dzīva un mirstoša

Biokomputeriem ir arī īpaši izaicinājumi – tie burtiski dzīvo un mirst.

"Kad dators pārstāj darboties, tas vienkārši ir bojāts. Bet, kad šis dators "nomirst", tas patiešām mirst," stāsta Džordans.

"FinalSpark" pētniekiem izdevies organoīdus noturēt dzīvus līdz četrām mēnešiem, taču pirms "nāves" tie nereti uzrāda spēcīgu aktivitātes pieaugumu, līdzīgi kā novērots cilvēkiem pirms klīniskās nāves.

"Dažreiz pēdējās sekundēs redzam strauju elektriskās aktivitātes pieaugumu," atkāj pētnieks. "Mums tas ir skumji – jāaptur eksperiments, jāsaprot, kāpēc tas notika, un jāmēģina no jauna."

Imperiālās koledžas Londonā profesors Saimons Šulcs norāda, ka lielākais izaicinājums darbā ar organoīdiem gan ir asinsvadu trūkums: "Cilvēka smadzenēs ir sarežģīta asinsvadu sistēma, kas piegādā barības vielas. Organoīdiem tādas nav, un mēs vēl nezinām, kā to atdarināt."

Biokomputeri visā pasaulē

"FinalSpark" gan nav vienīgie, kas eksperimentē ar "dzīvajiem datoriem".

Austrālijā uzņēmums "Cortical Labs" panācis, ka mākslīgie neironi iemācās spēlēt videospēli "Pong", bet Džonsa Hopkinsa universitātes pētnieki ASV audzē "mini-smadzenes", lai pētītu Alcheimera un autisma ietekmi uz neironiem.

"Biokomputēšana varētu papildināt, nevis aizstāt silīcija mikroshēmas," saka Dr. Lena Smirnova no Džonsa Hopkinsa universitātes. "Tā varētu palīdzēt modelēt slimības un samazināt dzīvnieku izmantošanu pētījumos."

Lai gan tehnoloģija vēl ir agrīnā stadijā, pētnieks Džordans atzīst, ka viņu joprojām iedvesmo tās zinātniskās fantastikas saknes. "Vienmēr esmu bijis zinātniskās fantastikas fans," viņš smejas. "Agrāk man likās, ka mana dzīve nav kā filmā vai grāmatā. Tagad es jūtu, ka pats esmu tās stāsta autors."