Biokomputer aus menschlichem Gehirngewebe kommen – sind wir darauf vorbereitet?
Wie führende KI-Forscher an den Grenzen der aktuellen Technologie arbeiten, gewinnt ein anderer Ansatz an Aufmerksamkeit: lebende menschliche Gehirnzellen als Rechenhardware zu nutzen. Diese "biocomputers" befinden sich noch in den Anfängen. Sie können einfache Spiele wie Pong spielen und grundlegende Spracherkennung durchführen. Doch die Aufregung wird durch drei sich überschneidende Trends genährt. Aber es bleiben zahlreiche Fragen offen. Erleben wir echte Durchbrüche oder eine weitere Runde tech-getriebenen Hypes? Und welche ethischen Fragen entstehen, wenn menschliches Gehirngewebe zu einer Rechenkomponente wird? Seit fast fünfzig Jahren züchten Neurowissenschaftler Neuronen auf Arrays winziger Elektroden, um zu untersuchen, wie sie unter kontrollierten Bedingungen feuern. In den frühen 2000er-Jahren versuchten Forscher eine rudimentäre Zwei-Wege-Kommunikation zwischen Neuronen und Elektroden, wodurch die ersten Samen eines biohybriden Computers gelegt wurden. Der Fortschritt stockte jedoch, bis ein anderer Forschungszweig ansprang: Gehirn-Organoide. Im Jahr 2013 zeigten Wissenschaftler, dass Stammzellen sich selbst zu dreidimensionalen gehirnähnlichen Strukturen organisieren können. Diese Organoide verbreiteten sich rasch durch die biomedizinische Forschung und wurden zunehmend durch 'organ-on-a-chip'-Geräte unterstützt, die darauf abzielen, Aspekte der menschlichen Physiologie außerhalb des Körpers zu imitieren. Heute ist die Nutzung aus Stammzellen abgeleiteter neuronaler Gewebe alltäglich – von der Wirkstoffprüfung bis zur Entwicklungsforschung. Dennoch bleibt die neuronale Aktivität in diesen Modellen primitiv, und weit entfernt von den geordneten Feuermustern, die Kognition oder Bewusstsein in einem echten Gehirn untermauern. Während sich auch ohne viel äußere Stimulation komplexe Netzwerkmuster zu bilden beginnen, sind sich Experten allgemein einig, dass aktuelle Organoide kein Bewusstsein besitzen und ihm auch nicht annähernd nahekommen. Das Feld trat 2022 in eine neue Phase, als Cortical Labs in Melbourne eine viel beachtete Studie veröffentlichte, die zeigte, wie kultivierte Neuronen in einem Closed-Loop-System Pong lernen. Das Paper zog intensive mediale Aufmerksamkeit auf sich – weniger wegen des Experiments selbst als aufgrund der Verwendung des Begriffs "embodied sentience". Viele Neurowissenschaftler sagten, diese Sprache übertreibe die Fähigkeiten des Systems und sei irreführend bzw. ethisch fahrlässig. Ein Jahr später führten Forscher in einem Konsortium den allgemeineren Begriff "organoid intelligence" ein. Dieser Begriff klingt eingängig und medienfreundlich, birgt jedoch das Risiko, eine Gleichsetzung mit künstlicher Intelligenz zu suggerieren, trotz der großen Lücke dazwischen. Auch ethische Debatten hinken der Technologie hinterher. Die meisten bioethischen Rahmenwerke konzentrieren sich auf Gehirn-Organoide als biomedizinische Werkzeuge – nicht als Bausteine biohybrider Computersysteme. Führende Organoide-Forscher haben dringende Aktualisierungen der Ethikrichtlinien gefordert und darauf hingewiesen, dass die rasche Entwicklung der Forschung und sogar die Kommerzialisierung die Governance überholt. Unterdessen bleiben trotz Frontseitenmeldungen in Nature viele Menschen unklar darüber, was ein "living computer" überhaupt ist. Unternehmen und akademische Gruppen in den USA, der Schweiz, China und Australien wetteifern darum, Biohybrid-Computing-Plattformen zu entwickeln. Das Schweizer Unternehmen FinalSpark bietet bereits Remote-Zugang zu seinen neuronalen Organoiden. Cortical Labs bereitet den Versand eines Desktop-Biocomputers namens CL1 vor. Beide erwarten Kunden weit jenseits der Pharmaindustrie – darunter KI-Forscher, die nach neuen Arten von Rechenplattformen suchen. Auch akademische Ambitionen nehmen zu. Ein Team der UC San Diego hat kühn vorgeschlagen, organoid-basierte Systeme zu verwenden, um Ölverschmutzungsverläufe im Amazonasgebiet bis 2028 vorherzusagen. Die kommenden Jahre werden entscheiden, ob organoid intelligence die Informatik grundlegend verändert oder zu einer kurzlebigen Kuriosität wird. Derzeit sind Behauptungen von Intelligenz oder Bewusstsein nicht untermauert. Die heutigen Systeme zeigen lediglich eine einfache Fähigkeit zu reagieren und sich anzupassen, nichts, was an höhere Kognition erinnert. Wichtiger Fokus liegt derzeit darauf, Prototypensysteme konsistent zu reproduzieren, sie zu vergrößern und praktische Anwendungen für die Technologie zu finden. Weitere Abschnitte der Forschung konzentrieren sich darauf, Organoide als Alternative zu Tiermodellen in der Neurowissenschaft und Toxikologie zu erforschen. Eine Gruppe hat einen Rahmenvorschlag vorgelegt, wie Chemikalien die frühkindliche Gehirnentwicklung beeinflussen. Andere Studien zeigen eine verbesserte Vorhersage epilepsiebezogener Gehirnaktivität durch die Verbindung von Neuronen und elektronischen Systemen. Diese Anwendungen sind inkrementell, aber plausibel. Vieles, was das Feld faszinierend macht – und beunruhigt – hängt mit dem größeren Kontext zusammen. Wenn Milliardäre wie Elon Musk Neuralimplantate und transhumanistische Visionen verfolgen, wirft Organoid Intelligence tiefe Fragen auf. Was gilt als Intelligenz? Wann könnte ein Netzwerk aus menschlichen Zellen moralische Berücksichtigung verdienen – und wie sollte die Gesellschaft biologische Systeme regulieren, die sich in begrenztem Maße wie winzige Computer verhalten? Die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen. Doch ihr Verlauf lässt vermuten, dass Gespräche über Bewusstsein, Personalität und Ethik des Mischens von lebendem Gewebe mit Maschinen deutlich früher als erwartet in den Vordergrund rücken könnten. Bram Servais, PhD-Kandidat im Bereich Biomedizinische Technik, Universität Melbourne Dieser Artikel ist aus The Conversation unter einer Creative-Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Den Originalartikel lesen.
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Drei Trends treiben die Entwicklung von Biokomputern
Erstens fließt Risikokapital in alles, was mit KI zu tun hat, wodurch spekulative Ideen plötzlich finanziert werden können. Zweitens haben sich Techniken zur Kultivierung von Gehirngewebe außerhalb des Körpers weiterentwickelt, wobei die Pharmaindustrie einsteigt. Drittens haben rasante Fortschritte bei Gehirn–Computer-Schnittstellen zu einer wachsenden Akzeptanz von Technologien geführt, die die Linie zwischen Biologie und Maschinen verwischen. Zusammen treiben diese Trends die Aussicht voran, dass biologische Komponenten schon bald Rechenprozesse antreiben könnten.
Historische Wurzeln der Biohybrid-Forschung und erste Erfolge
Die Geschichte reicht fast fünfzig Jahre zurück: Neurowissenschaftler züchten Neuronen auf Arrays winziger Elektroden, um zu sehen, wie sie feuern, wenn sie kontrollierten Stimuli ausgesetzt sind. In den frühen 2000er-Jahren versuchten Forscher eine rudimentäre Zwei-Wege-Kommunikation zwischen Neuronen und Elektroden, was die ersten Samen eines biohybriden Computers legte. Der Fortschritt stockte, bis ein weiterer Forschungszweig ansprang: Gehirn-Organoide. Im Jahr 2013 demonstrierten Wissenschaftler, dass Stammzellen sich selbst zu dreidimensionalen gehirnähnlichen Strukturen organisieren können. Diese Organoide verbreiteten sich rasch durch die biomedizinische Forschung, unterstützt von Organ-on-a-Chip-Geräten, die darauf abzielen, Aspekte der menschlichen Physiologie außerhalb des Körpers zu imitieren. Heute ist die Nutzung aus Stammzellen abgeleiteter neuronaler Gewebe alltäglich – von der Wirkstoffprüfung bis zur Entwicklungsforschung. Dennoch bleibt die neuronale Aktivität in diesen Modellen primitiv, weit von den geordneten Feuermustern entfernt, die Kognition oder Bewusstsein in einem echten Gehirn untermauern. Während sich komplexe Netzwerke auch ohne äußere Stimulation zu vernetzen beginnen, sind Experten zufrieden, dass aktuelle Organoide kein Bewusstsein haben – und auch nicht annähernd dazu gelangen. Das Feld erreichte 2022 eine neue Phase, als Cortical Labs eine Studie veröffentlichte, die gezeigt hat, dass kultivierte Neuronen Pong in einem Closed-Loop-System lernen können.
Aktueller Stand und Ausblick: Von Prototypen zu praktischen Anwendungen
In der Gegenwart arbeiten Unternehmen und Universitäten in den USA, der Schweiz, China und Australien daran, biohybride Rechenplattformen auf den Markt zu bringen oder zu testen. Das Schweizer Unternehmen FinalSpark bietet bereits Remote-Zugang zu seinen neuronalen Organoiden. Cortical Labs bereitet den Versand eines Desktop-Biocomputers namens CL1 vor. Beide rechnen mit Kunden weit jenseits der Pharmaindustrie – einschließlich KI-Forschern, die nach neuen Rechenformen suchen. Akademische Ambitionen wachsen ebenfalls. Ein Team der UC San Diego hat kühn vorgeschlagen, organoid-basierte Systeme zu nutzen, um Ölverschmutzungsverläufe im Amazonasgebiet bis 2028 vorherzusagen. Gegenwärtig fokussieren sich die Arbeiten darauf, Prototypen reproduzierbar zu machen, sie zu skalieren und praktikable Anwendungsfelder für die Technologie zu finden. Mehrere Teams erforschen Organoide als Alternative zu Tiermodellen in der Neurowissenschaft und Toxikologie. Eine Gruppe hat einen Rahmenentwurf vorgeschlagen, wie Chemikalien die frühe Gehirnentwicklung beeinflussen. Andere Studien zeigen eine verbesserte Vorhersage epilépsiebezogener Gehirnaktivität durch Neuronen und elektronische Systeme. Diese Anwendungen sind inkrementell, aber plausibel. Vieles, was das Feld zählt, ist der größere Kontext. Wenn Milliardäre wie Elon Musk Neuralimplantate verfolgen, wirft Organoid Intelligence tiefe Fragen auf: Was gilt als Intelligenz? Wann könnte ein Netzwerk aus menschlichen Zellen moralische Berücksichtigung verdienen? Und wie sollte Gesellschaft biologische Systeme regulieren, die sich in begrenztem Maße wie winzige Computer verhalten? Die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen. Doch ihr Verlauf deutet darauf hin, dass Debatten über Bewusstsein, Personhood und die Ethik der Vermischung lebenden Gewebe mit Maschinen deutlich früher eintreten könnten, als viele erwarten.
