Los biocomputadores, también conocidos como «wetware» (en contraste con hardware y software), son sistemas computacionales construidos a partir de células cerebrales humanas vivas. Estos dispositivos se construyen a partir de neuronas cultivadas en laboratorio, conocidas también como organoides cerebrales. Dicho de otra forma, son «mini-cerebros», aproximadamente del tamaño de un grano de arena, que pueden recibir señales eléctricas y responder a ellas de manera similar a como lo haría un chip informático convencional, pero con ciertas limitaciones.
¿Cómo se producen?
Estos organoides cerebrales se construyen a partir de células de la piel humana que se revierten a su estado de célula madre totipotencial, es decir, células que pueden convertirse en cualquier otro tipo de célula. Luego son cultivadas en laboratorio para transformarlas cúmulos tridimensionales de neuronas. La composición de estas comunidades de células cerebrales varía en función de cómo se diferencian las células madre, pero suele incluir neuronas y células que las sustentan, como astrocitos y oligodendrocitos (aportan nutrientes y ayudan el metabolismo de las células cerebrales).
¿Cómo funcionan?
El funcionamiento de los biocomputadores se basa en la capacidad natural de las neuronas para procesar y transmitir información en la forma de impulsos eléctricos. Entonces ¿Cómo funcionan en términos más específicos?
Los organoides son conectados a electrodos que envían señales eléctricas a las neuronas en determinadas intensidades y ritmos. Esto constituye lo que en un computador normal sería la entrada de datos o input.
Estas señales provocan un flujo de iones dentro y fuera de las neuronas, lo que provoca que algunas células disparen impulsos eléctricos conocidos como “potenciales de acción”. Esto sería lo equivalente al proceso informático del procesamiento o feedback.
Los electrodos conectados al organoide cerebral detectan estas señales eléctricas de respuesta y utilizan algoritmos que las convierten en información codificable por un computador convencional. Esto constituiría la salida de datos o output.
Para tareas más complejas, los científicos están desarrollando diversos métodos de entrenamiento. Por ejemplo, mediante la administración de neurotransmisores como la dopamina, para modular las respuestas de los organoides a estímulos concretos. O también, mediante el clásico entrenamiento de ensayo y error: cuando las neuronas responden de la manera esperada se les provee un impulso eléctrico organizado y positivo, mientras que cuando responden de manera inadecuada, se les provee un impulso desorganizado y disruptivo.
Desarrollo actual
Aunque la biocomputación se encuentra en un estado de desarrollo muy temprano, ha mostrado avances prometedores: Los organoides actuales pueden contener desde 1.000 neuronas hasta 2,5 millones neuronas dependiendo del laboratorio que los desarrolle. A su vez, la vida útil ha aumentado considerablemente respecto a desarrollos iniciales, llegando hasta los 4 meses, incluso haciendo posible la comercialización de algunos biocomputadores destinados a investigadores y desarrolladores.
Ciertos ejemplos demuestran la capacidad de procesamiento de los biocomputadores. En agosto de 2024, investigadores utilizaron biocomputadores de unos 10.000 organoides cerebrales para «reconocer» letras Braille con una precisión del 61%, a partir de la actividad de un solo organoide, y del 83% combinando tres organoides del sistema. En 2022, Cortical Labs logró que sus organoides jugaran Pong, el clásico videojuego de los 70s, entre otras tareas de procesamiento.
A pesar de estos avances, los biocomputadores todavía enfrentan dificultades considerables. Aunque ha aumentado su duración, la vida útil de los organoides sigue siendo muy limitada e inconsistente. No ha sido posible aumentar más allá de los cuatro o seis meses y, además, cercanos a su muerte los biocomputadores manifiestan una actividad neuronal aumentada y errática, similar al cerebro humano. Esta imposibilidad de extender la vida útil se debe principalmente a la ausencia de vascularización, dado que los organoides no tienen vasos sanguíneos, lo que limita el suministro de nutrientes y representa un desafío para su continuidad.
A pesar de los avances en su capacidad de procesamiento, lo que los biocomputadores pueden hacer sigue siendo muy limitado, por lo que realmente no son todavía utilizables desde un punto de vista práctico en comparación con los computadores clásicos. Además, algunos investigadores cuestionan si lo que se observa es verdadero aprendizaje o simplemente ruido, dado que además los diferentes biocomputadores de distintas compañías presentan una variación muy alta en sus resultados.
Potencial futuro
A pesar de los avances germinales de la biocomputación, sigue pareciendo prometedor continuar con su desarrollo por diversas razones. A diferencia de los chips clásicos, la eficiencia energética de los biocomputadores es extraordinaria. El cerebro humano funciona con menos de 20 watts, lo necesario para alimentar un pequeño ventilador, pero es capaz de realizar el equivalente a mil trillones de operaciones matemáticas por segundo. Las supercomputadoras más potentes pueden igualar esa velocidad, pero consumen quizás millones de veces más energía. De lograrse un desarrollo exitoso, podríamos tener una computación igual de eficiente en procesamiento, pero millones de veces más eficiente energéticamente.
De todas formas, el desarrollo de organoides cerebrales, al margen de si se usan como biocomputadores, sigue teniendo aplicaciones útiles. Especialmente en neurociencia, donde puede estudiarse la actividad neuronal en condiciones controladas de laboratorio. Asimismo, los organoides cerebrales abren una puerta sin precedentes para el desarrollo farmacológico, Por ejemplo, la Universidad Johns Hopkins está usando mini-cerebros para estudiar cómo se procesa información al utilizar medicamentos para el Alzheimer y autismo.
En cuanto a su uso computacional, investigadores señalan que los organoides cerebrales debiesen complementar, pero no reemplazar a los chips basados en silicio.
Derivas y cuestiones éticas
Los biocomputadores, hace algunos años, habrían sonado a pura ciencia ficción. A pesar de su incipiente desarrollo, abren la posibilidad de pensar hibrídos bio-tecnológicos, o quizás, que la tecnología no solo puede ser de metal y de cables, sino que incluso de otros materiales y tejidos, incluyendo los biológicos. Si bien sus posibles aplicaciones técnicas son sumamente prometedoras –la posibilidad de computación compleja y de una eficiencia energética extraordinaria– es necesario mantener expectativas realistas.
Y, sobre todo, saber que su existencia supone profundas reflexiones éticas. En primer lugar, estos organoides están hechos a partir de células humanas, es decir pertenecen a alguien ¿Se obtiene el consentimiento del donante? ¿Acarrean estos computadores la identidad de una persona?
En segundo lugar, aparecen muchas preocupaciones en torno a su sintiencia ¿Cómo sabemos que estos pequeños cerebros no tienen consciencia? ¿Piensan o experimentan algo?
Si tienen cierta subjetividad y agencia, entonces ¿Estamos esclavizando células? Incluso si no es el caso, esto abre la puerta a que se usen todo tipo de organismos biológicos en la creación de nuevas tecnologías, pero ¿Dónde está el límite? ¿Qué nos detiene a usar un cerebro humano completo? ¿Qué nos detiene de usar a un organismo completo? ¿Cuáles son las consecuencias de poner la vida al servicio de la eficiencia energética?
Fuentes:
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