Une sorte de mini-cerveau humain est appelé à devenir le centre d’un ordinateur. Les chercheurs montrent comment ils veulent y arriver.
Cela ressemble à quelque chose d’un film de science-fiction : un “bio-ordinateur” alimenté par des cellules cérébrales humaines. En effet, une équipe de chercheurs a présenté dans la revue Frontiers in Science une feuille de route qui pourrait faire de ce scénario une réalité dans quelques décennies.
Dans ce document, les auteurs décrivent le développement de “l’intelligence organoïde” (OI), qui non seulement rend possible des ordinateurs plus puissants et plus économiques, mais pourrait également faire progresser le développement de médicaments. La base est constituée d’organoïdes cérébraux – des structures tissulaires développées en laboratoire à partir de cellules humaines typiques de certaines régions du cerveau.
L’IA consiste à rendre les ordinateurs plus semblables à des cerveaux
Malgré toutes les avancées impressionnantes que les technologies informatiques et en particulier l’intelligence artificielle (IA) ont réalisées au cours des dernières décennies, le cerveau humain est toujours considéré comme inégalé en termes de capacités d’apprentissage et de mémoire. Cependant, une nouvelle génération de systèmes informatiques biologiques pourrait repousser les limites. Jusqu’à présent, l’objectif principal de l’IA était de rendre les ordinateurs plus semblables à des cerveaux, mais maintenant les organoïdes du cerveau doivent devenir plus semblables à des ordinateurs.
Le chef d’équipe Thomas Hartung de l’Université Johns Hopkins voit trois principaux domaines d’application de l’intelligence organoïde : Cela pourrait aider à mieux comprendre le fonctionnement du cerveau. Cela pourrait également révolutionner le développement de médicaments pour traiter les maladies neurodégénératives telles que la démence. Et enfin, il pourrait révolutionner la technologie informatique.
Selon Hartung, les ordinateurs peuvent généralement traiter les données et les chiffres plus rapidement que les humains. Mais c’est encore mieux quand il s’agit de problèmes logiques complexes. De plus, un seul neurone dans le cerveau peut se connecter à jusqu’à 10 000 autres cellules nerveuses, ce qui est une manière complètement différente de traiter et de stocker des informations, selon le scientifique.
Des chercheurs utilisent des cellules provenant d’échantillons de peau humaine
L’équipe a utilisé des illustrations pour montrer à quoi pourrait ressembler le matériel biologique : l’une d’entre elles montre un amas de cellules – l’organoïde – flottant dans un bol de liquide et relié à l’extérieur par de minuscules tubes.
Pour de tels organoïdes, les chercheurs utilisent des cellules provenant d’échantillons de peau humaine, qui sont d’abord transformées en un état de type cellule souche, puis amenées à se développer en cellules cérébrales. Chacun des organoïdes cérébraux tridimensionnels ainsi créés contient environ 50 000 cellules, ce qui n’est toujours pas suffisant pour le bio-ordinateur visé : “Afin de supporter des calculs sophistiqués, nous voulons porter ce nombre à dix millions”, écrit l’équipe.
Le système de tube et de liquide montré dans l’illustration sert les organoïdes : ils reçoivent de l’oxygène, des nutriments et des facteurs de croissance tout en éliminant les déchets. De plus, les chercheurs décrivent des technologies qui permettent aux cellules d’envoyer des informations et de lire ce qu’elles « pensent ». Les auteurs prévoient d’adapter des outils de différentes disciplines telles que la bio-ingénierie et l’apprentissage automatique, ainsi que de développer de nouveaux dispositifs de stimulation et d’enregistrement.
“Nous avons développé une interface cerveau-ordinateur”
Hartung explique : « Nous avons développé une interface cerveau-ordinateur, une sorte de capuchon EEG pour organoïdes, que nous avons présenté dans un article publié en août. Il s’agit d’une coque flexible densément recouverte de minuscules électrodes qui peuvent à la fois capter les signaux de transmettre des signaux à l’organoïde.”
Des travaux antérieurs ont déjà montré que l’OI est fondamentalement faisable, dit Hartung, qui cite spécifiquement une étude de son co-auteur Brett Kagan (Cortical Labs à Melbourne). En 2022, son équipe a montré qu’il est possible d’enseigner aux cultures de cellules cérébrales le jeu vidéo “Pong”, dans lequel un point sur l’écran est frappé d’avant en arrière d’une manière similaire au tennis.
Selon Hartung, il pourrait encore s’écouler des décennies avant que l’intelligence organoïde puisse alimenter un système aussi intelligent qu’une souris. Mais il y a déjà des questions éthiques complexes dans la salle. Les organoïdes cérébraux pourraient-ils ressentir de la souffrance ou même développer une conscience ? Et quels droits ont les donneurs de cellules cutanées ? Pour répondre à ces incertitudes, les auteurs proposent que le processus de recherche soit surveillé en permanence par une équipe d’éthiciens, de chercheurs et de membres du public, qui identifient, discutent et répondent conjointement aux questions pertinentes.
Préoccupation concernant le dépassement des limites d’action formulées de manière éthique
En fait, une déclaration de l’Académie nationale des sciences Leopoldina dès 2022 traitait des organoïdes cérébraux, qui avec les possibilités actuelles pourraient actuellement atteindre un maximum de la taille d’un pois. Les auteurs de Leopoldina ont déclaré : “La production et la recherche de ces nouvelles entités peuvent facilement susciter des inquiétudes et des inquiétudes quant au dépassement des limites d’action éthiquement formulées, car il s’agit de tels groupes de cellules qui forment le substrat biologique de l’esprit humain et sont instrumentalisés de manière hautement manière artificielle.” Dans un avenir prévisible, cependant, il ne faut pas s’attendre à ce qu’ils soient capables de développer des sensations de douleur ou d’autres états de conscience, même rudimentaires.
“Dans le même temps, cependant, la recherche sur les organoïdes cérébraux est un domaine de recherche très dynamique dans lequel des progrès substantiels ont été réalisés ces dernières années et d’autres progrès peuvent être attendus à l’avenir”, poursuit-il. Une réglementation par un comité d’éthique spécial pourrait alors devenir nécessaire.
