Inteligência Organóide: Aplicações, desafios e questões éticas
Inteligência Organóide: Aplicações, desafios e questões éticas.
Atualmente, está cada vez mais relevante no dia a dia, nas discussões globais e nas fronteiras da ciência, o processo de machine learning aplicado a inteligências artificiais (IAs), isto é, técnicas que buscam simular como um cérebro aprende e associa as informações para conseguir resolver problemas. O objetivo de uma IA é tornar computadores mais semelhantes a cérebros, entretanto, será que seria possível fazer o contrário: tornar um cérebro mais semelhante a uma máquina para o cumprimento de tarefas (Smirnova et al, 2022)? Essa foi a pergunta que levou pesquisadores a criarem culturas de células em lâminas bidimensionais e tentar programá-las para jogar o videogame Pong, a partir de células tronco que foram alimentadas com os fatores de crescimento específicos para o desenvolvimento de neurônios (Kagan et al, 2022) e que com o tempo evoluiu para o campo de pesquisa extremamente recente das Inteligências Organóides.
fonte: https://youtu.be/k-0GE4jJW7U?t=337
O termo “Inteligência Organóide (IO)” por si só já contém uma grande quantidade de informação, sendo criado no ano de 2022 para espelhar uma alternativa de computação biológica à inteligência artificial. A palavra “Organóide” foi primeiramente utilizada em 1907 (Wilson, 1907) em um estudo sobre esponjas do mar para descrever aglutinados de células que exerciam a função de um órgão. Posteriormente, o termo começou a significar culturas de células tridimensionais (não feitas em lâminas) a partir de células-tronco embrionárias ou células adultas reprogramadas (Gurdon e Yamanaka, 2012). Em outras palavras, é como se você pegasse uma célula ainda não diferenciada e a colocasse nas condições ideais de alguma parte do seu corpo (dando os fatores de crescimento e compostos daquela região), digamos do estômago; o que acontece a seguir, é que essa célula “entende” que faz parte do estômago e se desenvolve em uma célula estomacal (Clevers, 2016).
Inicialmente, esses processos foram utilizados para simular doenças nas mesmas condições de um corpo humano, mas eventualmente começaram a aplicá-los para cumprir a função de computadores, se inspirando na ideia que tiveram para fazer uma cultura bidimensional jogar Pong (Guo et al, 2023). Para o caso específico da Inteligência Organóide, as células são cultivadas para criar neurônios que se conectem e cumpram a função de determinadas partes do cérebro, já que com o progresso da tecnologia, tem-se uma capacidade crescente de especificar as funções através do ambiente certo.
Então, qual é a utilidade prática destes Organóides cerebrais, afinal? A resposta dessa pergunta é bastante extensa, pois existem incontáveis aplicações para este campo. Primeiramente, podemos começar com o uso de IOs para machine learning, já que são muito mais eficientes do que modelos computadorizados. Isso acontece devido à capacidade do cérebro humano de pensamento paralelo e sequencial, enquanto máquinas geralmente só detém o segundo tipo, permitindo uma capacidade de integração de informação muito superior de informação - para referência, o quarto maior computador do mundo levou 40 minutos para modelar um segundo de 1% da atividade cerebral humana - com uma integração que confere uma capacidade de memória gigantesca, já que cada sinapse possível é um canal de armazenamento de informação (Smirnova et al, 2022).
Foto de um organoide, com as células individuais marcadas.
Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Organoid_intelligence
Ademais, um cérebro não sofre o tipo de bottleneck (limitação do poder computacional bruto por alguma das partes envolvidas) que os computadores sofrem com armazenamento e memória RAM, pois no cérebro estes dois são quase a mesma coisa, já que o equilíbrio sináptico é muito mais dinâmico. Mais um fator que favorece o uso de organóides para computação é sua eficiência energética, que chega a ser um milhão de vezes àquela de computadores para atividades de processamento e é ainda mais eficiente para aprendizado, já que não só requer menos energia por caso analisado (pense como se fosse um jogo, em que é necessário observar algumas partidas antes de aprender como funciona, quais são as regras, etc). Então, cada caso seria uma partida, como também precisa de muito menos casos no total, pela maior plasticidade e pensamento paralelo biológico, fazendo com que seja 10 bilhões de vezes mais eficiente em consumo energético (Smirnova et al, 2022).
Entretanto, as aplicações de inteligências organóides não param por aí, além do uso para estudos simulando um cérebro humano, como supracitado, existe uma categoria de organóide chamado de “Assembloid” (do inglês, juntar, unir + organóide) (Miura et al, 2022), isto é, o desenvolvimento de estruturas tridimensionais para a união de regiões cerebrais distintas, estabelecendo comunicação e ligação axonal. Já foram conduzidos diversos experimentos em ratos, aplicando organóides em seus cérebros, que se integram ao hospedeiro. Resultados indicam uma expressão mais exacerbada das regiões nas quais os organóides foram inseridos. Por exemplo, quando inseriram um organóide no córtex pré-frontal (mPF), suas prolongações axonais se estenderam até o hipotálamo (LH) e indicaram uma resposta maior ao condicionamento de medo (Mansour et al, 2018)
É importante destacar que, apesar do amplo potencial da Inteligência Organóide, muitos desafios mostram-se relevantes no que diz respeito à sua aplicação. A necessidade de avanço na engenharia de tecidos para alcançar uma representação de conectividade neural complexa em organóides, por exemplo, assim como a necessidade de padronização de experimentos e a preocupação quanto a como melhorar fatores como a funcionalidade, complexidade e maturação de organóides para um uso mais prático, tem desafiado a aplicação eficiente da IO no contexto científico (Hartung; Pantoja; Smirnova, 2024).
Além disso, tem-se também as implicações éticas envolvidas neste contexto, no qual existe uma preocupação quanto à possibilidade de que organoides cerebrais desenvolvam algum nível de consciência ou sejam capazes de sentir dor e sofrimento (Smirnova et al., 2023), visto que alcançar uma IO de alta complexidade neural é um dos principais objetivos das pesquisas realizadas nesta área.Tal fato acaba levantando questões sobre a posição de organoides cerebrais na hierarquia moral e sobre as medidas devem ser tomadas quanto à essa posição. Ademais, as questões éticas incluem diversos outros fatores como a coleta de material humano, a produção e a comercialização de produtos (Carrara, 2024) e até mesmo a privacidade dos doadores, dada a viabilidade do organóide fornecer informações sobre doadores de células-tronco pluripotentes induzidas (Smirnova et al., 2023).
Conclui-se, portanto, que a Inteligência Organóide apresenta um vasto potencial de aplicação em áreas importantes como a neurociência, medicina e computação, mas que ainda faz-se essencial o estabelecimento de diretrizes claras que garantam a padronização de experimentos, a definição de normas éticas de consentimento e de controle de fornecimento de informação, bem como a criação de mecanismos que visem assegurar o comprometimento de empresas e de pesquisadores com o uso de uma abordagem ética em suas pesquisas e aplicações experimentais. Com isso, é possível avançar no desenvolvimento da Inteligência Organóide ao passo em que se segue um conjunto de normas que garantem os direitos e a segurança dos envolvidos.
Carrara, Alberto. "Brain organoids and “organoid intelligence”: a neuroethical critique." BIOETHICS 10.2 (2024): 97-104.
Clevers, Hans. “Modeling Development and Disease with Organoids.” Cell, vol. 165, no. 7, 16 June 2016, pp. 1586–1597, https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.05.082.
Guo, Feng, et al. “Brain Organoid Reservoir Computing for Artificial Intelligence.” Nature Electronics, vol. 6, no. 12, 2023, pp. 1032–1039, https://doi.org/10.1038/s41928-023-01069-w.
Hartung, Thomas, Itzy E. Morales Pantoja, and Lena Smirnova. "Brain organoids and organoid intelligence from ethical, legal, and social points of view." Frontiers in Artificial Intelligence 6 (2024): 1307613.
Kagan, Brett J., et al. “In Vitro Neurons Learn and Exhibit Sentience When Embodied in a Simulated Game-World.” Neuron, vol. 110, no. 23, 19 Oct. 2022, pp. 3722–3733.e8, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.09.001.
Mansour, A., Gonçalves, J., Bloyd, C. et al. "An in vivo model of functional and vascularized human brain organoids." Nature Biotechnology 36 (2018): 432–441, https://doi.org/10.1038/nbt.4127.
Smirnova, Lena, et al. "Organoid intelligence (OI): the new frontier in biocomputing and intelligence-in-a-dish." Frontiers in Science 1 (2023): 1017235.
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach 2025. Sun. 2 Mar 2025. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/summary/.
Wilson, H. V. (1907). "On some phenomena of coalescence and regeneration in sponges." Biological Bulletin, 11(1), 57–58.
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