Essayer de faire en sorte que les ordinateurs ressemblent davantage à des cerveaux humains n’est pas un phénomène nouveau. Cependant, une équipe de chercheurs de l’Université Johns Hopkins affirme qu’il pourrait y avoir de nombreux avantages à prendre ce concept un peu plus littéralement en utilisant de vrais neurones, bien qu’il y ait quelques obstacles à franchir avant d’y arriver.
Dans un article récent, l’équipe a présenté une feuille de route de ce qui est nécessaire avant de pouvoir créer des bio-ordinateurs alimentés par des cellules cérébrales humaines (non tirées de cerveaux humains, cependant). De plus, selon l’un des chercheurs, l' »intelligence organoïde » proposée présenterait certains avantages évidents par rapport aux ordinateurs actuels.
« Nous avons toujours essayé de rendre nos ordinateurs plus semblables à des cerveaux », a déclaré à Ars Thomas Hartung, chercheur au département de santé et d’ingénierie environnementale de l’Université Johns Hopkins et l’un des auteurs de l’article. « Au moins théoriquement, le cerveau est essentiellement inégalé en tant qu’ordinateur. »
C’est vivant (en quelque sorte?)
Les organoïdes sont de petits morceaux de tissu cultivés en laboratoire pour ressembler à des organes entiers ; ils contiennent de nombreux types de cellules spécialisées d’un organe et certaines structures internes. Ils permettent aux chercheurs de réaliser des études sans avoir besoin de faire des tests sur l’homme ou l’animal. Hartung et divers collègues ont travaillé avec des organoïdes issus de cellules cérébrales humaines. Il a commencé à les cultiver en 2012 à partir d’échantillons de peau humaine qu’il a reprogrammés dans un état semblable à celui des cellules souches. Les organoïdes sont petits, à peu près de la taille de la pointe d’un stylo, mais ils contiennent de nombreux neurones – environ 50 000 – et diverses autres structures qui leur permettent d’apprendre et de se souvenir.
Selon Hartung, ces cellules pourraient être utilisées pour créer des ordinateurs avec plusieurs avantages. D’une part, de telles machines entraîneraient une consommation d’énergie moindre par rapport aux ordinateurs conventionnels, et aux supercalculateurs en particulier. Le cerveau humain apprend plus vite et utilise moins d’énergie que les ordinateurs. L’algorithme de jeu AlphaGo, par exemple, a été formé sur les données de 160 000 jeux amateurs de Aller. Il faudrait un temps incroyablement long à un humain pour jouer à ces jeux, mais les humains fonctionnent toujours admirablement à Aller. De plus, le cerveau humain est très bon pour stocker des données – on estime qu’il est capable de stocker 2,5 millions de gigaoctets.
En théorie, les ordinateurs organoïdes prendraient également moins de place. À l’avenir, ils pourraient avoir une structure tridimensionnelle – par opposition à quelque chose sur une boîte de Pétri – ce qui signifie que leur densité cellulaire pourrait augmenter considérablement et que davantage de connexions entre les neurones pourraient se former. Enfin, alors que les ordinateurs entièrement non humains sont meilleurs pour traiter de grandes quantités de données, les cerveaux humains sont meilleurs pour prendre des décisions logiques, comme être capable d’identifier rapidement un animal.
Sukhpal Gill, professeur adjoint d’ingénierie électronique et d’informatique à l’Université Queen Mary de Londres, voit également le potentiel de ce type d’informatique. Il a noté que la consommation d’énergie présente une grande limitation pour l’informatique, l’IA et l’apprentissage automatique. « Les cellules du cerveau humain, d’autre part, intègrent facilement de telles tâches et ont également des besoins énergétiques exceptionnellement faibles, n’ayant besoin que d’un volume relativement faible d’une solution riche en nutriments pour fonctionner », a-t-il déclaré à Ars.
Un long chemin à parcourir
Cependant, il reste encore beaucoup de travail à faire avant que ces bio-ordinateurs puissent devenir une réalité. L’un des problèmes les plus urgents est la taille. Les organoïdes devraient passer de 50 000 à près de 10 millions de cellules, a-t-il déclaré. Mais il est difficile de maintenir ces cellules à une taille supérieure à un demi-millimètre car l’oxygène et les nutriments qui leur sont administrés ne peuvent pas atteindre facilement le centre, ce qui signifie que vous pourriez avoir un « noyau pourri » sur les mains. Une solution pourrait être la perfusion ou la canalisation de liquide à l’intérieur de l’organoïde, a déclaré Hartung.
Les chercheurs doivent également trouver de nouvelles façons de communiquer avec les organoïdes pour échanger des informations avec eux, un peu comme le fonctionnement d’un ordinateur. Améliorer leur mémoire est également vital. À l’heure actuelle, les organoïdes cérébraux ne peuvent contenir que de la mémoire à court terme. Vous pourriez, par exemple, les entraîner à jouer Pong, mais ils oublieront tout le lendemain, a déclaré Hartung. Une partie de cela est probablement liée au fait que les organoïdes manquent de cellules microgliales, a-t-il déclaré. Il s’agit d’une sorte de cellule immunitaire qui apparaît également dans le cerveau et effectue un élagage synaptique, ou tue les synapses superflues, permettant aux cerveaux sains de fonctionner normalement.
Ensuite, il y a aussi des questions éthiques sur la création et la croissance des cellules cérébrales et sur la question de savoir si ces organoïdes seraient vivants ou non, s’ils pouvaient développer une sorte de conscience ou ressentir de la douleur. En tant que tel, Hartung note que son équipe s’est associée à des bioéthiciens pour évaluer et s’assurer que tout est fait d’une manière qui n’est pas moralement terrifiante.
Frontiers, 2023. DOI : 10.3389/fsci.2023.1017235 (À propos des DOI)