Dans une histoire tirée des scènes d’ouverture d’un film d’horreur de science-fiction, les scientifiques ont comblé un fossé critique entre le biologique et l’électronique. L’étude, publiée dans Électronique naturelle (résumé dans Nature), détaille un « bioordinateur hybride » combinant du tissu cérébral humain cultivé en laboratoire avec des circuits conventionnels et l’IA. Baptisé Brainoware, le système a appris à identifier les voix avec une précision de 78 %. Cela pourrait un jour conduire à des micropuces de silicium fusionnées avec des neurones.
Brainoware combine des organoïdes cérébraux – des amas de cellules humaines dérivés de cellules souches transformés en « mini-cerveaux » remplis de neurones – avec des circuits électroniques conventionnels. Pour y parvenir, les chercheurs ont placé « un seul organoïde sur une plaque contenant des milliers d’électrodes pour connecter le cerveau aux circuits électriques ». Les circuits, s’adressant à l’organoïde cérébral, « traduisent les informations qu’ils souhaitent saisir en un schéma d’impulsions électriques ».
Le tissu cérébral apprend alors et communique avec la technologie. Un capteur dans le réseau électronique détecte la réponse du mini-cerveau, qu’un algorithme d’apprentissage automatique entraîné décode. En d’autres termes, avec l’aide de l’IA, les neurones et l’électronique fusionnent en une seule biomachine (extrêmement basique, pour l’instant) résolvant les problèmes.
Les chercheurs ont appris au système informatique-cerveau à reconnaître les voix humaines. Ils ont formé Brainoware sur 240 enregistrements de huit personnes parlant, « traduisant l’audio en électrique pour le transmettre à l’organoïde ». La partie organique réagissait différemment à chaque voix tout en générant un modèle d’activité neuronale que l’IA a appris à comprendre. Brainoware a appris à identifier les voix avec une précision de 78 %.
L’équipe considère le travail comme une preuve de concept plutôt que comme quelque chose ayant une utilisation pratique à court terme. Bien que des études antérieures aient montré que des cultures de cellules neuronales bidimensionnelles pouvaient faire des choses similaires, il s’agit du premier essai utilisant un morceau tridimensionnel entraîné de cellules cérébrales humaines. Cela pourrait laisser présager un avenir de l’informatique biologique, où « la vitesse et l’efficacité du cerveau humain » susciteraient une IA surpuissante. (Qu’est-ce qui pourrait mal se passer?)
Arti Ahluwalia, ingénieur biomédical à l’université italienne de Pise, estime que la technologie apporte davantage de lumière sur le cerveau humain. Étant donné que les organoïdes cérébraux peuvent reproduire le centre de contrôle du système nerveux d’une manière que les cultures cellulaires simples ne peuvent pas faire, le chercheur considère Brainoware (et les progrès ultérieurs qu’il pourrait engendrer) comme aidant à modéliser et à étudier les troubles neurologiques comme la maladie d’Alzheimer. « C’est là que se trouve la promesse ; les utiliser pour, espérons-le, remplacer un jour les modèles animaux du cerveau », a déclaré Ahluwalia. Nature.
Les défis de cette étrange technologie proto-cyborg incluent le maintien des organoïdes en vie, en particulier lors du déplacement vers des zones plus complexes où les scientifiques souhaitent éventuellement les déployer. Les cellules cérébrales doivent croître dans un incubateur, ce qui pourrait devenir plus difficile avec des organoïdes plus gros. Les prochaines étapes consisteront à apprendre comment les organoïdes cérébraux s’adaptent à des tâches plus complexes et à les concevoir pour une plus grande stabilité et fiabilité.