È stato realizzato il primo computer con neuroni umani

Nel panorama delle tecnologie emergenti, uno dei progetti più affascinanti e discussi arriva dall’Australia e si chiama CL1. A svilupparlo è Cortical Labs, una startup biotech del Paese che ha ideato quello che viene definito il primo computer biologico al mondo. A differenza dei tradizionali sistemi informatici che simulano le reti neurali biologiche, CL1 è realizzato impiegando vere cellule nervose umane, coltivate in laboratorio e integrate in un chip. L’obiettivo del progetto è offrire un nuovo strumento per studiare le malattie neurologiche, testare farmaci in condizioni controllate e contribuire alla comprensione dei meccanismi fondamentali del cervello umano. «La nostra missione è trasformare il mondo attraverso l'informatica umana», si legge sul sito della startup australiana. E se a prima vista questo statement può sembrare eccessivamente ambizioso, è in realtà lo specchio di un cambio di paradigma: utilizzare direttamente elementi biologici per potenziare l’informatica, anziché imitare il funzionamento del cervello umano tramite modelli matematici.

Il funzionamento alla base di CL1 è reso possibile grazie a una tecnologia avanzata di ingegneria cellulare. Tutto parte da campioni di sangue donati volontariamente. Da qui, i ricercatori isolano alcune cellule che vengono poi riprogrammate geneticamente per tornare a uno stato simile a quelle staminali embrionali. Le cellule “riprogrammate” sono chiamare “cellule staminali pluripotenti indotte”, o iPSC (Induced Pluripotent Stem Cells). Ma facciamo un passo indietro: cosa sono le cellule staminali embrionali? Si tratta di cellule presenti nei primi stadi dello sviluppo di un embrione. Hanno una caratteristica straordinaria: sono dette “pluripotenti”, cioè possono dare origine a qualsiasi tipo di cellula del corpo umano – come neuroni, cellule del cuore, della pelle, del fegato e così via. Le iPSC sono quindi una versione ottenuta in laboratorio di queste cellule “primitive”, create senza bisogno di utilizzare embrioni: partendo da cellule adulte (come quelle del sangue), vengono riportate a uno stato primordiale, simile a quello embrionale, attraverso l’introduzione di specifici fattori genetici. Nel caso di CL1, le iPSC vengono indirizzate a diventare neuroni, cioè cellule nervose capaci di ricevere e trasmettere segnali. Una volta maturati, questi neuroni vengono posizionati su un chip progettato appositamente. Qui, i neuroni iniziano a formare connessioni tra loro – le sinapsi – e a comunicare in modo molto simile al cervello umano. In altre parole, si sviluppa una vera e propria rete neurale biologica, vivente, che può elaborare informazioni e rispondere agli stimoli esterni.

Ma quali sono le reali applicazioni di questa tecnologia? Secondo i ricercatori, CL1 potrebbe rappresentare una nuova frontiera nello studio delle malattie neurodegenerative come l’Alzheimer, il Parkinson o i disturbi cognitivi. Avendo a disposizione un sistema neurale umano funzionante, è possibile osservare in tempo reale le reazioni ai farmaci, esplorare le dinamiche cellulari e comprendere meglio i meccanismi degenerativi che portano alla perdita di specifiche funzioni cerebrali. Inoltre, rispetto ai modelli di intelligenza artificiale tradizionali, che richiedono grandi quantità di dati e potenza computazionale per l'apprensione, le reti neurali biologiche dimostrano una sorprendente efficienza: riescono ad adattarsi a nuovi stimoli e ad aggiornarsi molto più rapidamente, con un numero inferiore di input. Nonostante le potenzialità, il progetto CL1 è ancora in fase sperimentale e presenta alcuni vincoli. Uno dei limiti principali è la durata dei neuroni, che anche in condizioni ottimali hanno una vita media di circa sei mesi, come spiegano gli scienziati di Cortical Labs. Dopo questo periodo, è necessario sostituire le cellule, ricominciando da capo il processo di coltivazione e integrazione. L’idea di Cortical Labs solleva un ulteriore interrogativo: perché continuare a sviluppare modelli di AI sempre più complessi per imitare il cervello umano, quando in futuro sarebbe possibile utilizzare direttamente neuroni reali? La ricerca scientifica è ancora lontanissima dalla realizzazione di “computer viventi” in grado di svolgere anche solo funzioni cognitive elementari, ma sul lungo periodo l’evoluzione di queste tecnologie potrebbe portare a dispositivi capaci di apprendere, adattarsi e collaborare con l’intelligenza artificiale convenzionale.