Cervello
«Intelligenza Organoide»: ecco i biocomputer fatti di «minicervelli» cresciuti in laboratorio
Un team di scienziati ha sviluppato «minicervelli» in un laboratorio con l’obiettivo di collegarli insieme per formare dei «biocomputer» super performanti.
In un nuovo articolo pubblicato sulla rivista Frontiers in Science, un team di ricercatori ha delineato una tabella di marcia per raggiungere tale obiettivo, un nuovo campo multidisciplinare che chiamano «intelligenza organoide», o semplicemente OI.
Coniare il nuovo termine ha lo scopo di «stabilire l’OI come una forma di vero e proprio calcolo biologico che sfrutta gli organoidi cerebrali utilizzando i progressi scientifici e di bioingegneria in modo eticamente responsabile», si legge nel suddetto documento.
I biocomputer costituiti da minicervelli o organoidi – piccole strutture 3D costituite da cellule staminali progettate per imitare la forma e la capacità di apprendimento del cervello – potrebbero rappresentare un enorme salto in avanti in termini di potenza di calcolo.
«Mentre i computer basati su silicio sono certamente migliori con i numeri, i cervelli sono più bravi nell’apprendimento», ha affermato John Hartung, autore corrispondente e professore di microbiologia alla John Hopkins University, in una recente dichiarazione.
Hartung ha utilizzato una semplice analogia per contrastare gli approcci.
«Ad esempio, AlphaGo [cioè l’Intelligenza Artificiale che ha battuto il giocatore di Go numero uno al mondo nel 2017, ndr] è stato addestrato sui dati di 160.000 giochi», ha aggiunto lo scienziato. «Una persona dovrebbe giocare cinque ore al giorno per più di 175 anni per provare tutti questi giochi».
Grazie alla sua incredibile capacità di memorizzare informazioni e apprendere in modo molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai computer convenzionali, c’è «un’enorme differenza di potenza rispetto alla nostra tecnologia attuale» tra il cervello umano e un computer convenzionale, ha affermato Hartung.
Gli scienziati hanno già insegnato con successo ai minicervelli come completare compiti semplici. Ad esempio, nel 2021, i ricercatori sono riusciti a insegnare a un certo numero di organoidi a giocare al videogioco «Pong».
Più recentemente, un team di ricerca dell’Università della Pennsylvania ha inserito con successo neuroni umani nel cervello di alcuni ratti con cortecce visive danneggiate, al fine di ripristinare parzialmente le funzionalità di queste aree danneggiate del loro cervello.
Tuttavia prima di poter costruire supercervelli da minuscoli organoidi in grado di completare in modo efficiente compiti complessi, gli scienziati hanno ancora molto lavoro da lavorare. I minicervelli cresciuti in laboratorio, spesso indicati come organoidi cerebrali, sono semplicemente troppo piccoli e dovrebbero essere portati da circa 50.000 cellule ciascuno ad almeno dieci milioni, ha spiegato Hartung.
Oltre agli sforzi per ampliarli, il ricercatore e i suoi colleghi stanno lavorando a nuovi modi per far comunicare gli organoidi tra loro, il che significa che devono trasmettere le conoscenze acquisite esprimendole in qualche modo.
«Abbiamo sviluppato un dispositivo di interfaccia cervello-computer che è una sorta di tappo EEG per organoidi, che abbiamo presentato in un articolo pubblicato lo scorso agosto», ha affermato Hartung nella dichiarazione. «È un guscio flessibile che è densamente ricoperto da minuscoli elettrodi che possono sia raccogliere segnali dall’organoide, sia trasmettergli segnali».
Come riporta Futurism campo dell’Intelligenza Organoide ha appena iniziato a scavare la superficie di ciò che potrebbe possibile scoprire e sviluppare e gli scienziati coinvolti si sono – ovviamente! – mostrati entusiasti delle potenzialità di tali studi.
Il sapore frankensteiniano, faustiano, alchemico e transumanista di questo esperimento non li sfiora neanche per sogno.
Gli scienziati rivendicano, ad esempio, che un giorno si potranno forse coltivare organoidi cerebrali personalizzati per aiutare i pazienti affetti da disturbi neurali come l’Alzheimer, o testare «se determinate sostanze, come i pesticidi, causano problemi di memoria o di apprendimento», come suggerisce Hartung. «Da qui in poi, si tratta solo di costruire la comunità, gli strumenti e le tecnologie per realizzare il pieno potenziale di OI».
La realtà è che la domanda filosofica, bioetica che bisogna porsi dà le vertigini.
Questi cervelli sono umani? Pensano come gli umani? Soffrono come gli umani?
Se sì vanno accordati loro dei diritti?
È giusto utilizzarli in esperimenti come componenti di una macchina – cioè, in termini umani, come schiavi?
Tanto rumore per i diritti animali, ma per i diritti organoidi non ancora c’è una parola.
Tuttavia la questione è emersa, come riportato da Renovatio 21, nel caso dei topi umanizzati, ossia roditori di laboratorio in cui vengono iniettate parti di essere umano (cellule staminali, tessuti, talvolta presi da aborti) oppure creati direttamente inserendo geni umani.
Cervello
La Cina batte Neuralink di Musk nella commercializzazione di impianti cerebrali
Chirurghi cinesi hanno impiantato un’interfaccia cervello-computer in un paziente con mobilità ridotta della mano, in quella che viene indicata come la prima procedura commerciale al mondo che impiega un dispositivo non invasivo approvato di questo genere.
L’operazione è stata eseguita lunedì in un ospedale di Sciangai. Il paziente aveva riportato una lesione al midollo spinale in un incidente stradale dieci anni prima e, nonostante anni di riabilitazione, conservava una funzionalità limitata alla mano.
Durante l’intervento, un impianto delle dimensioni di una moneta è stato collocato sulla superficie del cervello del paziente. Il dispositivo è progettato per rilevare i segnali cerebrali e trasmetterli a un computer, che li converte in comandi per un guanto robotico.
Secondo quanto dichiarato dai funzionari, l’operazione si è svolta senza complicazioni e il paziente si sta riprendendo, con parametri vitali stabili. Hanno precisato che l’impianto ha catturato con successo segnali cerebrali stabili e di alta qualità.
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L’impianto, denominato NEO, è stato sviluppato dalla startup cinese Neuracle e approvato dall’ente regolatore medico cinese a marzo, permettendogli di superare la fase di sperimentazione clinica e di essere impiegato commercialmente negli ospedali.
Questo risultato ha consentito a Neuracle di precedere Neuralink, l’azienda di Elon Musk, nella gara alla commercializzazione di interfacce cervello-computer impiantabili. Sebbene anche Neuralink abbia impiantato chip in esseri umani e sostenga di avere 21 persone coinvolte in sperimentazioni cliniche in tutto il mondo, non ha ancora ottenuto l’approvazione commerciale completa negli Stati Uniti.
L’approccio di NEO si distingue da quello di Neuralink ed è concepito per essere non invasivo, poiché il dispositivo viene posizionato sulla superficie del cervello senza penetrarlo, con l’obiettivo di aiutare i pazienti a recuperare la funzionalità degli arti.
Il chip di Musk, al contrario, utilizza fili sottilissimi inseriti direttamente nel tessuto cerebrale grazie all’ausilio di un robot chirurgico. Anche il primo prodotto di Neuralink, Telepathy, è destinato a permettere alle persone paralizzate di controllare computer, telefoni e altri dispositivi con il pensiero.
Anche altre aziende hanno esplorato soluzioni meno invasive. Synchron, una startup statunitense, ha realizzato un impianto inserito attraverso una vena anziché tramite un intervento chirurgico a cranio aperto, mentre Meta sta sviluppando sistemi di intelligenza artificiale capaci di tradurre in testo le scansioni cerebrali non invasive.
Per il momento, l’impiego principale delle interfacce cervello-computer resta in ambito medico, in particolare per pazienti affetti da paralisi, lesioni del midollo spinale e gravi patologie neurologiche. Tuttavia, Musk ha previsto che tali chip finiranno per sostituire gli smartphone. I ricercatori del settore hanno inoltre discusso di possibili applicazioni future nell’elettronica di consumo, nella robotica e nel potenziamento umano.
Come riportato da Renovatio 21, Elone sostiene che gli impianti cerebrali neuralinki «aumenteranno drasticamente le capacità umane». L’anno scorso era emerso che un primo paziente neuralinko utilizzava il chip al cervello per imparare nuove lingue.
Due anni fa Musk disse che il primo paziente Neuralink era giunto a controllare il mouse del computer con i pensieri.
Come riportato da Renovatio 21, negli anni scorsi, in concomitanza con la partenza degli esperimenti sugli esseri umani approvati dall’ente regolatorio americano FDA, era emerso che alle scimmie su cui era stato sperimentato l’impianto erano successe «cose terribili», cosa che Musk ha poi negato.
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Neuralink, che aveva iniziato con impianti di microchip cerebrali sui suini, non è la prima azienda ad avviare sperimentazioni umane con un’interfaccia cervello-computer. Nel 2022, la società tecnologica con sede a New York Synchron, finanziata dai miliardari Bill Gates e Jeff Bezos, ha già impiantato il suo primo dispositivo per la lettura della mente in un paziente statunitense in una sperimentazione clinica.
Vi sono altri casi simili di impianti cerebrali che tentano di aiutare pazienti in condizioni estremamente critiche come quello portato avanti dagli scienziati della Stanford University, che consente ad un uomo con le mani paralizzate di poter «digitare» fino a 90 caratteri al minuto, semplicemente pensando alle parole.
Anche un colosso digitale come Facebook era interessato alla tecnologia del pensiero degli individui.
Chip cerebrali sono stati utilizzati per comandare piante carnivore. Pochi mesi fa è emerso che gli scienziati sono riusciti a far giocare sempre a Pong anche delle cellule cerebrali in vitro.
La trasformazione cibernetica della vita umana è uno dei punto focali del transumanismo, predicato sia da entusiasti della Silicon Valley più o meno innocui che da vertici planetari come il Klaus Schwab, patron del World Economic Forum di Davos, che immagina un mondo dove in aeroporto saranno fatte «scansioni cerebrali» per evitare che il passeggero nutra idee pericolose. «Una fusione della nostra identità fisica, digitale e biologica» dice Klaus Schwab.
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Bioetica
Startup testa farmaci su cervelli umani appena estratti e mantenuti in vita con macchinari di supporto vitale
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Cervello
Gli scienziati completano il primo «upload virtuale di cervello»
Una startup della Silicon Valley ha annunciato quello che definisce il primo «caricamento del cervello multi-comportamentale», dopo aver realizzato una replica digitale completa del cervello di un moscerino della frutta che controlla un corpo virtuale all’interno di un ambiente simulato.
Il risultato, presentato la scorsa settimana da Eon Systems, costituisce un avanzamento notevole rispetto all’intelligenza artificiale tradizionale.
A differenza dei sistemi di Intelligenza Artificiale che acquisiscono comportamenti tramite addestramento, le azioni della mosca virtuale – che comprendono camminare, pulirsi e cercare cibo in modo completamente autonomo – emergono da una copia neurone per neurone di un vero cervello biologico.
«Questa non è un’animazione. Non è una politica di apprendimento per rinforzo che imita la biologia», ha dichiarato il co-fondatore di Eon, Alex Wissner-Gross, in un post sui social media con cui annunciava la svolta. «È una copia di un cervello biologico, collegato neurone a neurone a partire da dati di microscopia elettronica, che funziona in simulazione, simulando il movimento di un corpo».
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Il progetto si fonda su una ricerca fondamentale del 2024, quando una collaborazione internazionale ha mappato l’intero connettoma – la mappa completa e dettagliata di tutte le connessioni neurali (sinapsi e assoni) all’interno del sistema nervoso di un organismo – di un moscerino della frutta adulto: ciascuno dei suoi circa 140.000 neuroni e 50 milioni di connessioni sinaptiche.
Philip Shiu, ricercatore senior di Eon, è coautore di un articolo su Nature che dimostra come un modello computazionale costruito a partire da questo schema elettrico riesca a prevedere il comportamento motorio reale del moscerino con una precisione del 95%.
Tuttavia, quel modello era in sostanza un cervello privo di un corpo da controllare. Eon ha ora completato il ciclo, integrando il cervello digitale con un corpo di mosca simulato in fisica grazie al motore MuJoCo di Google DeepMind.
Gli input sensoriali provenienti dall’ambiente virtuale raggiungono il cervello emulato, l’attività neurale si propaga attraverso il suo connettoma completo e i comandi motori dirigono i movimenti del corpo simulato. I comportamenti della creatura digitale scaturiscono dalle dinamiche dei suoi circuiti, invece che da istruzioni predefinite.
Michael Andregg, CEO di Eon, ha affermato che la mosca caricata ottiene un’accuratezza comportamentale del 91% utilizzando esclusivamente il cablaggio del connettoma, modelli di neuroni semplici e «nessuna regolazione manuale, nessun algoritmo di apprendimento aggiuntivo».
Il team di Eon sta ora raccogliendo dati per tentare un’emulazione completa del cervello di un topo: circa 70 milioni di neuroni, 560 volte più grande di quello di una mosca. Oltre a questo, l’obiettivo del team è quello di provare a caricare un intero cervello umano.
«Il fantasma non è più nella macchina. La macchina sta diventando il fantasma», ha detto Wissner-Gross, riferendosi al concetto di «Ghost in the machine» è un’espressione coniata dal filosofo Gilbert Ryle nel 1949 per criticare il dualismo cartesiano: indica sarcasticamente l’idea di una mente immateriale («fantasma») che abiterebbe e comanderebbe il corpo come se fosse una macchina separata. Oggi viene usata più ampiamente per descrivere qualsiasi concezione che postula un’entità non fisica (anima, coscienza, io) come causa autonoma all’interno di un sistema materiale (cervello, computer, robot).
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