میتوان با سلولهای انسان کامپیوتر ساخت؟
آیا میتوان با سلولهای مغز انسان کامپیوتر ساخت؟
شاید تا چند سال پیش شبیه داستانهای علمی تخیلی بود، اما امروز دانشمندان واقعاً در حال انجام چنین آزمایشهایی هستند. آنها تلاش میکنند با استفاده از سلولهای انسان، سلولهای مغزی زندهای در آزمایشگاه بسازند که بتوانند با کامپیوتر ارتباط برقرار کنند.
در سوئیس دانشمندانی در حال کار روی پروژهای بسیار عجیب و پیشرفته هستند که هدفش ساخت رایانههایی بر اساس سلولهای زنده مغزی انسان است چیزی که هنوز در حد علم برای همه و رازآلود به نظر میرسد، اما دارد به واقعیت نزدیک میشود.
این کار چگونه انجام میشود؟
دانشمندان ابتدا سلولهای پوست انسان را به سلولهای بنیادی تبدیل میکنند. این سلولها قابلیت تبدیل شدن به انواع سلولهای بدن را دارند. سپس، در شرایط کاملاً کنترلشده آزمایشگاهی، این سلولها به سلولهای عصبی (نورون) تبدیل میشوند؛ همان سلولهایی که در مغز انسان مسئول فکر کردن، یادگیری و پردازش اطلاعات هستند.
این نورونها بهصورت خوشههای بسیار کوچک رشد میکنند که به آنها « مینیمغز » گفته میشود. این ساختارها مغز واقعی نیستند، اما رفتار الکتریکی مشابه سلولهای مغزی دارند.
در آزمایشگاه FinalSpark در شهر Vevey سوئیس، محققان با استفاده از سلولهای پوست انسان آنها را به سلولهای بنیادی تبدیل میکنند و سپس این سلولها را طوری رشد میدهند که به سلولهای عصبی (نورون) و سپس کُرههای کوچک مغزی بانام (organoids) بدل شوند یعنی ساختارهای بسیار سادهتر از مغز انسانی که ولی سلولهای زنده مغزی دارند. این مینیمغزها از نظر اندازه بسیار کوچکتر از مغز انساناند (در حد چند میلیمتر) و نه به پیچیدگی مغز واقعی. اما میشود آنها را در آزمایشگاه نگهداری کرد، تغذیه کرد و به الکترودها متصل کرد تا فعالیتشان را اندازه بگیرند.
وقتی به این نورونها سیگنال الکتریکی داده میشود، پاسخ آن ها آنقدر « فعالیت الکتریکی » تولید میکند که قابل اندازهگیری با کامپیوتر است . این پاسخها میتواند بهعنوان ورودی و خروجی ساده برای رایانه استفاده شود.
ارتباط مغز زنده با کامپیوتر
نورونها بهطور طبیعی سیگنالهای الکتریکی تولید میکنند. پژوهشگران این سیگنالها را با استفاده از الکترودها دریافت میکنند و به زبان کامپیوتر ترجمه میکنند. به این ترتیب، سلولهای مغزی میتوانند به محرکها پاسخ دهند و حتی الگوهای سادهای از یادگیری را نشان دهند.
در واقع، این سلولهای زنده بهعنوان نوعی پردازشگر زیستی عمل میکنند؛ چیزی میان مغز انسان و رایانه.
کاربرد و هدف چیست؟
هدف این پروژه، که به آن Biocomputing یا wetware گفته میشود، ساخت رایانههای زنده است؛ در این روش بهجای استفاده از سیلیکون و تراشههای سنتی، از نورونهای زنده برای پردازش داده بهره گرفته میشود.
چرا دانشمندان به این موضوع علاقهمندند؟
- مصرف انرژی بسیار کم: مغز انسان با انرژی اندکی کار میکند، در حالی که کامپیوترهای امروزی انرژی زیادی مصرف میکنند.
- یادگیری طبیعی: سلولهای مغزی ذاتاً قابلیت یادگیری و سازگاری دارند.
- آینده هوش مصنوعی: این فناوری میتواند مسیر تازهای برای توسعه هوش مصنوعی باز کند.
بزرگترین چالش چیست؟
یکی از مشکلات اصلی، زنده نگهداشتن این سلولها در بلندمدت است. در بدن انسان، رگهای خونی مواد غذایی و اکسیژن را به مغز میرسانند. اما در آزمایشگاه، چنین شبکهای وجود ندارد. به همین دلیل، دانشمندان در حال طراحی سیستمهایی شبیه رگهای خونی مصنوعی هستند تا مواد مغذی را به سلولها برسانند.
نگرانیهای اخلاقی
این تحقیقات پرسشهای مهمی را مطرح میکند:
- آیا این سلولها میتوانند نوعی آگاهی داشته باشند؟
- مرز استفاده علمی از سلولهای انسانی کجاست؟
- آیا باید قوانینی برای این نوع پژوهشها وضع شود؟
به همین دلیل، پیشرفت علمی در این حوزه همزمان با بحثهای اخلاقی پیش میرود.
جمعبندی
این فناوری هنوز در ابتدای راه است و نمیتوان گفت که بهزودی کامپیوترهایی با مغزهای واقعی میسازیم
اما ایدهاش دیگر علمیتخیلی نیست. آزمایشها در حال انجام است، نورونهای زنده کنترل ساده ورودی و خروجی را نشان دادهاند و دانشمندان بهدنبال بهبود این تعاملاند.
دانشمندان هنوز راه زیادی در پیش دارند، اما آنچه امروز در آزمایشگاههای سوئیس انجام میشود نشان میدهد که آینده فناوری ممکن است ترکیبی از زیستشناسی و رایانش باشد؛ جایی که سلولهای زنده در کنار تراشهها به کار گرفته میشوند.