Des mini-cerveaux cultivés en laboratoire seront utilisés comme « matériel biologique » pour créer de nouveaux bio-ordinateurs, proposent des scientifiques

Des « mini-cerveaux » développés en laboratoire pourraient un jour être reliés entre eux pour agir comme des bio-ordinateurs puissants et efficaces, ont suggéré des scientifiques.

Dans une proposition publiée le 28 février dans la revue Frontières scientifiques (s’ouvre dans un nouvel onglet)un groupe multidisciplinaire de chercheurs a présenté ses plans pour transformer des amas 3D de cellules cérébrales humaines, appelées organoïdes cérébraux, en matériel biologique capable de tâches de calcul avancées – un domaine qu’ils ont nommé « l’intelligence organoïde » (OI).

« Alors que les ordinateurs à base de silicium sont certainement meilleurs avec les chiffres, les cerveaux sont meilleurs pour apprendre », auteur correspondant Jean Hartung (s’ouvre dans un nouvel onglet)professeur de microbiologie à l’université Johns Hopkins, dit dans un communiqué (s’ouvre dans un nouvel onglet). Par exemple, AlphaGo — l’IA qui battre le meilleur joueur de go du monde en 2017 – « a été formé sur les données de 160 000 jeux. Une personne devrait jouer cinq heures par jour pendant plus de 175 ans pour découvrir ces nombreux jeux. »

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Les organoïdes cérébraux sont de petits amas de cellules souches en laboratoire qui ont été cajolés dans des structures 3D qui imitent la structure et la fonction du cerveau humain, mais sont plus simples que l’organe de taille normale. Produit pour la première fois en 2013 pour étudier la microcéphalie, une condition dans laquelle la tête d’un nourrisson est beaucoup plus petite que la moyenne, les blobs cérébraux ont depuis été utilisés pour étudier des maladies telles que la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et le Zika et pour réparer des cerveaux de rats blessés avec des greffons bien placés. Et récemment, ils ont même été appris à jouer au jeu vidéo Pong.

Comme les organoïdes partagent de nombreux types de cellules qui permettent à notre propre cerveau d’acquérir et de stocker des informations, les chercheurs affirment que les blobs cérébraux sont particulièrement adaptés aux tâches de calcul qui les obligent à apprendre rapidement et sans trop de dépense d’énergie, avant de stocker les informations dans connexions neuronales compactes.

« Les cerveaux ont une incroyable capacité à stocker des informationsestimé à 2 500 To [terabytes] », a déclaré Hartung. « Nous atteignons les limites physiques des ordinateurs en silicium car nous ne pouvons pas intégrer plus de transistors dans une minuscule puce. Mais le cerveau est câblé complètement différemment. Avec environ 100 milliards de neurones reliés par plus de 1 015 points de connexion. C’est une énorme différence de puissance par rapport à notre technologie actuelle », a-t-il déclaré.

Pour construire les bio-ordinateurs organoïdes qu’ils envisagent, les chercheurs ont écrit qu’ils adaptaient des outils issus de la bio-ingénierie et de l’apprentissage automatique pour stimuler et enregistrer l’activité neuronale dans les organoïdes cérébraux. Cela leur permettra non seulement d’envoyer et de recevoir des informations d’organoïdes individuels, mais aussi de les lier ensemble, créant ainsi des réseaux complexes d’amas cérébraux qui pourraient prendre en charge des calculs plus puissants.

Cependant, pour construire des bio-ordinateurs sophistiqués, les chercheurs devront d’abord traverser un champ de mines éthique, ont reconnu les auteurs du rapport. Jusqu’à présent, les implications morales de la construction de minuscules imitateurs du cerveau humain ont été limitées par le fait que les organoïdes cérébraux typiques contiennent un petit nombre de cellules avec une puissance de calcul limitée. Mais pour développer des organoïdes adaptés aux ordinateurs, les scientifiques disent qu’ils devront les faire passer de 50 000 neurones à 10 millions.

Les scientifiques pensent qu’à mesure que leurs capacités de calcul augmentent, les organoïdes connectés, bien qu’ils n’atteignent pas la sensibilité pure et simple, atteindraient probablement une certaine forme d’intelligence. Cela pose la question de qu’est-ce que la conscience et si on dira jamais que ces organoïdes l’ont.

« À ce jour, nous savons que ces organoïdes peuvent imiter le comportement oscillatoire neuronal du développement cortical » — ce qui signifie les ondes cérébrales – « d’un bébé prématuré à un stade postnatal », co-auteur Alysson Muotri (s’ouvre dans un nouvel onglet), un neuroscientifique de l’Université de Californie à San Diego, a déclaré à Live Science dans un e-mail. « De plus, nous savons aussi que sous anesthésie, ces oscillations s’estompent, comme dans un cerveau humain. »

« Pour situer cela dans un spectre de conscience, nous effectuons une stimulation pour collecter un PCI (indice de complexité perturbationnelle), un indice de complexité utilisé par certains pour mesurer le spectre de conscience éventuel sur ces organoïdes », a déclaré Muotri. Le PCI est une métrique que certains experts ont proposée pour mesurer le niveau de conscience d’un organisme ou d’une entité.

Mais mesurer cette intelligence si ou quand elle survient pourrait s’avérer délicat. Il est plausible qu’un organoïde neuronal humain puisse un jour être créé qui agirait comme un cerveau et aurait une certaine intelligence, Hank Greely, professeur de droit et de génétique à l’Université de Stanford, spécialisé dans les questions éthiques, juridiques et sociales découlant des progrès de la biosciences, a déclaré Live Science, mais même dans ce cas, nous n’avons qu’une connaissance très limitée de ce qui génère la conscience ou l’intelligence dans notre propre cerveau.

« Le nombre de neurones connectés ensemble ne fait pas quelque chose d’intelligent. Si j’empilais un million de morceaux de pierre de taille, je n’aurais pas forcément la cathédrale de Chartres ; j’aurais probablement juste un tas de pierres de taille. C’est l’architecture, les connexions, l’environnement des cellules cérébrales qui créent un cerveau réel », a déclaré Greely. « Les organoïdes ne sont certainement pas des » mini-cerveaux « . Ils ne sont pas organisés comme le sont les cerveaux, ils ne contiennent pas le même grand nombre de types de cellules que les cerveaux et ils ne communiquent pas constamment avec un corps par des entrées et des sorties. « 

Plus largement, l’équipe consultera des équipes de scientifiques, d’éthiciens et de membres du public pour évaluer toutes les questions éthiques qui se posent à mesure que leurs recherches évoluent, a déclaré Hartung.