Les organoïdes cérébraux montrent un potentiel pour une nouvelle génération de bio-ordinateurs

Des cellules cérébrales humaines cultivées démontreraient des capacités informatiques

Cyberpunk : Un mélange fonctionnel de biologie et de micropuces pour de nouvelles applications bio-informatiques doit encore se matérialiser en dehors des histoires de science-fiction. Grâce à « Brainoware », les scientifiques pensent avoir commencé à observer les premières étapes d’un véritable bio-ordinateur compatible avec l’IA.

Feng Guo et une équipe de chercheurs de l’Université d’Indiana à Bloomington ont créé des « organoïdes cérébraux » en cultivant des amas de cellules cérébrales humaines dans une assiette. Ils ont ensuite connecté ces organoïdes biologiques à une puce informatique, créant ainsi le système Brainoware, qui peut apparemment exécuter des tâches informatiques tout en « parlant » avec un algorithme d’IA pour le décodage des signaux.

Récemment publiée dans Nature Electronics, l’étude décrit un « matériel informatique inspiré du cerveau » qui vise à imiter la structure et les principes de fonctionnement du cerveau humain. Brainoware a le potentiel de traiter, d’apprendre et même de mémoriser des informations, affirment les chercheurs, et pourrait fournir une solution pour remédier aux limites des technologies actuelles d’intelligence artificielle.

Bien que les algorithmes d’IA exécutés sur des puces de silicium soient extrêmement efficaces (et efficients) pour traiter de grands ensembles de données, ils ne peuvent rivaliser avec la capacité du cerveau humain à traiter des informations complexes tout en consommant très peu d’énergie. Les organoïdes cérébraux de Brainoware sont de véritables cellules cérébrales qui peuvent envoyer et recevoir des informations codées via des signaux électriques, selon Guo.

Lorsque les chercheurs ont appliqué une stimulation électrique à Brainoware, la configuration hybride de la biopuce a répondu à ces signaux. Le réseau neuronal auquel le système était connecté a également montré des changements, suggérant que le système était effectivement capable de traiter des informations et peut-être même d’effectuer des tâches informatiques « sans supervision ».

Les chercheurs ont testé les capacités présumées de Brainoware avec des tâches de reconnaissance vocale, en utilisant 240 extraits sonores enregistrés par huit personnes prononçant des voyelles japonaises. Les clips ont été convertis en signaux électriques puis transmis à Brainoware, qui a généré une réponse électrique qui a ensuite été transmise à l’outil d’IA pour le décodage.

La configuration organoïde cérébrale-IA a finalement été capable de décoder les signaux des enregistrements audio, selon Guo, mais la forme de reconnaissance vocale fournie par la technologie avait un niveau de précision « très faible ». La précision s’est améliorée jusqu’à 87 pour cent avec des séances de formation supplémentaires, mais elle était toujours moins précise que les réseaux neuronaux artificiels réels et entièrement numériques.

Certains chercheurs ont exprimé des doutes quant aux résultats décrits dans la nouvelle étude. Lena Smirnova, professeur adjoint de santé publique à l’Université Johns Hopkins, a déclaré que les organoïdes cérébraux n’ont aucun moyen d’« entendre » réellement la parole ; ils ne peuvent présenter qu’une réaction à une stimulation électrique. De plus, l’étude n’a pas démontré si et comment Brainoware pouvait traiter et stocker des informations sur le long terme ou apprendre plusieurs tâches.