Biotechnológia

Az embermagzatoknak optimális fejlődési környezetet biztosító mesterséges anyaméhek részletesen kidolgozott, nyilvános ötletéről Hashem Al-Ghaili berlini molekuláris biológus, az EctoLife cégalapjtója számolt be a New Atlas tudományos magazinnak az állítva, hogy mostanra minden tudományos eredmény és technológiai eszköz adott egy olyan mesterséges anyaméh megalkotásához, amely a megfelelő biológiai, kémiai és fizikai paraméterek mellett minden más ismert, az ideális egyedfejlődéshez szükséges kritériumot teljesít.

A koncepció nem csak a várandóság 9 hónapjának terheitől mentesítené az emberiséget, de garantálná azt is, hogy a fogantatáskori génhibákat éppúgy jóvá tenné a legmagasabb, mesterséges intelligenciával és genomikai módszerekkel turbósított technológia, ahogy képes volna könnyűszerrel orvosolni a magzati rendellenességeket is. Az ötletgazda kalkulációja szerint optimálisan a 75 mesterséges méhből álló 400 bébifarm évi 30 ezer csecsemőt állíthatna elő, ráadásul lehetővé válna az is, hogy a más emlősfajokkal ellentétben a magzati életszakaszt rendkívül fejletlen és ezért sérülékeny állapotban befejező emberpalánták hosszabb időt töltsenek védett, kiszámítható környezetben. Al-Ghaili koncepciója teret enged azon szülőknek is, aki a kollektív magzatnevelés helyett továbbra is az egyéni gondoskodás erejében bíznak. A mesterséges méh mint technikai berendezés nem nagyobb egy állólámpánál, így gond nélkül elfér egy átlagos nappaliban, a szülőnek csupán a szünetmentes energiaellátásról és az anyagcserefolyamatokhoz szükséges utánpótlásról kell gondoskodnia, miközben a szó hagyományos értelmében, személyesen tarthatja a kapcsolatot az utódjával.

Az alapító-ötletgazda nem tagadja, hogy sokakat provokálhat az embertelen várandóság koncepciója, ugyanakkor ha sikerül megvalósítani a mesterséges anyaméh prototípusát, akkor az olyanoknak is lehetővé tenné a gyerekvállalást, akik egészségügyi okokból eddig nem is gondolhattak saját utódra.

https://qubit.hu/2022/12/12/valosagga-tenne-a-matrix-filmek-bebifarmjat-a-mesterseges-anyameh-technologia

A nyaktól lefelé bénult, mind a négy végtagját mozgatni képtelen tetraplégiás emberek mobilitását nagyban segítő kerekesszéket tervezett egy nemzetközi kutatócsoport. A kutatók három teljesen mozgásképtelen gerincsérülttel próbálták ki a széket, akik összetett és bonyolult mozgások során is tökéletesen tudták irányítani az eszközt. A szék próbaüzeme során a kísérleti alanyokat arra kérték, képzeljék el, ahogyan a kezüket és a lábukat mozgatják. Még ha a valóságban erre nem is képesek, a tetraplégiás emberek agya, akárcsak az ép mozgásúaké, elküldi a mozgatóidegeken keresztül az utasítást a végtagjaik irányába, csak éppen az – az esetek túlnyomó részében a gerincvelő súlyos sérülése következtében – soha nem érkezik meg a rendeltetési helyére. Az agyhullámok olvasására alkalmas EEG-sapkával azonban tökéletesen lehet olvasni az agyi instrukciókat, illetve továbbítani is lehet azokat a kerekesszék irányítómoduljába. Nagy előnye, hogy ellentétben a laboratóriumban már ugyancsak létező gondolatvezérelt exoszkeletonnal, a gép-agy interfészt a szék esetében nem kell műtéti eljárással a széket használók agyába ültetni.

https://qubit.hu/2022/11/25/gondolatvezerelt-kerekesszeket-tervezett-egy-nemzetkozi-kutatocsoport

A Texasi Egyetem kutatóinak sikerült egy olyan módszert kifejleszteniük, amivel „le tudták olvasni” a vizsgált alanyok gondolatait anélkül, hogy felnyitották volna a koponyájukat – számolt be a páratlan fejleményről a napokban a The Scientist. Korábban ahhoz, hogy algoritmusokkal ki lehessen találni, mi jár az adott ember fejében, a tudósoknak arra volt szüksége, hogy elektródákat ültessenek az agyba. Ezután a szoftver a segítségükkel mért elektromos aktivitás alapján igyekezett dekódolni a gondolatokat. A szeptember végén, egyelőre szakmai felülvizsgálaton (peer-review) még át nem esett, a bioRxiv preprint szerveren megjelent tanulmány szerint ehhez egy noninvazív módszert alkalmaztak fMRI, vagyis funkcionális mágneses rezonanciavizsgálat segítségével.

Az fMRI képes az oxigénnel ellátott vér áramlását nyomon követni az agyban, és mivel az aktív agysejteknek több oxigénre van szükségük, ez az információ közvetlenül méri az agyi aktivitás mértékét. Bár ez a vizsgálati módszer nem tudja valós időben felmérni az agyi aktivitást, mivel az agysejtek által kibocsátott elektromos jelek sokkal gyorsabban mozognak, mint ahogy a vér áramlik az agyban, a texasi kutatóknak mégis sikerült ezzel a módszerrel dekódolni az emberi gondolatok tartalmát. A kutatócsapat a 20-as, 30-as éveikben járó két férfi és egy nő agyát vizsgálta meg. Mindegyik résztvevő 16 óráig hallgatott különböző podcastokat és rádióadásokat, miközben a tudósok fMRI-vizsgálatot végeztek. Ezután az fMRI-felvételeket egy dekódernek nevezett számítógépes algoritmus vizsgálta át, ez pedig összehasonlította az audiofelvételek mintázatait az agyi aktivitási mintázatokkal. Az algoritmus ezután az fMRI-felvételek alapján összerakott egy történetet, és ezt hasonlították össze a podcast vagy a rádióműsor tartalmával. Az eredmények egészen jól leképezték, mit hallgattak az alanyok.

Egy további vizsgálatban az algoritmus eléggé pontosan el tudta mondani egy némafilmnek a történetét, amelyet a résztvevők az fMRI-vizsgálat idején néztek. Még azt a történetet is vissza tudta adni, amelyet a résztvevők a fejükben meséltek maguknak. Hosszabb távon a kutatók abban reménykednek, hogy a technológia segítségével olyan agy-számítógép interfészeket készíthetnek, amelyek segíthetnek azoknak a betegeknek, akik nem tudnak beszélni vagy írni.

https://qubit.hu/2022/10/25/pusztan-az-emberek-agyi-jelei-alapjan-kitalalja-egy-algoritmus-mirol-szol-a-film-amit-megneztek

Különféle rendellenességek vizsgálatára az elmúlt évtizedben már többször hoztak létre mini-agyakat a kutatók, de olyat még nem, amely kapcsolatba lépett volna környezetével – számolt be a BBC a Neuron folyóiratban október 12-én megjelent tanulmányról. Az ausztráliai Cortical Labs kutatói humán agysejtek és egerekből származó őssejtek segítségével egy olyan 800 ezer sejtet tartalmazó laboratóriumi neuronhálózatot alkottak, amelyről azt állítják hogy „képes külső forrásból származó információt befogadni, feldolgozni, majd valós időben reagálni'”.

A tanulmány szerint a Petri-csészében létrehozott, elektródákkal egy számítógéphez csatlakoztatott miniagy az elektromos jeleket használva mindössze 5 perc alatt megtanult játszani az 1970-es évek legendás Pong nevű videójátékával. Mindezt anélkül, hogy bárki, bármiféle módon tanította volna. A DishBrain nevű laboratóriumi neuronhálózat így az első olyan mesterséges sejttenyészet, amely létrehozói szerint ugyanúgy képes az információ valós idejű feldolgozására, mint a valódi idegsejtekből álló biológiai rendszerek. A kutatócsoportot vezető Brett Kagan a BBC-nek nyilatkozva mindezt a sejtszintű tanulás és intelligencia alapvető jeleinek nevezte. DishBrain ugyan igen gyakran elhibázta a labdát, de a sikeres találatok aránya jóval meghaladta a véletlenszerűséget.

https://qubit.hu/2022/10/14/magatol-tanult-meg-videojatekozni-az-ember-es-egersejtekbol-alkotott-laboratoriumi-miniagy

Hogy a mesterséges intelligencia kicsit közelebb kerülhessen az emberi agy rendkívüli méret- és energiahatékonyságához, jelenleg már az agy struktúráját utánzó „neuromorf” chipeket fejlesztenek. A Massachusettsi Műszaki Egyetem (Massachusetts Institute of Technology, MIT) kutatói is ebben az irányban léptek előre, amikor olyan mesterséges szinapszist állítottak elő, amely kibírja az erős elektromosságot, így képes sebesség terén lekörözni a biológiai szinapszisokat.

Több megközelítés létezik a neuromorf tervezése terén. Az egyik legígéretesebb az analóg számítástechnika. Ez a konvencionális chipek logikai műveletei helyett olyan hatékonyabb komponenseket tervez, amelyek fizikai tulajdonságaik segítségével dolgozzák fel az információt. A fejlesztés egyik fő csapását eddig a memrisztorok jelentették, amelyek a rajtuk korábban áthaladó töltés alapján szabályozzák, hogy mennyi áramot enged át. Ezek kiválóan alkalmasak az idegsejtek változó frekvenciájú kommunikációjának utánzására, és elméletben alkalmasak a biológiai ideghálóhoz hasonló képességű hardver építésére. Az ilyen konstrukciók memóriájának kezelését azonban nem tudják megoldani a hagyományos számítógépekben használt memóriákkal, mivel ezek nagyon lelassítják a rendszert. A kutatók ezért egy olyan alkatrészt terveztek, amelynek a vezetőképessége egy foszfoszilikát üvegbe (PSG) vágott csatornában mozgó proton. A szóban forgó proton egyébként egy hidrogénion, amely miatt a működés nagyon hasonló a szintén ionok mozgásán alapuló idegi jelátvitelhez – a hasonlóságok itt nagyjából véget is érnek.

A szerkezet első változatát még 2020-ban építették, ennek anyagai azonban akkor még nem voltak kompatibilisek a chipgyártásban használtakkal. A PSG-nél azonban már nem áll fenn ez a probléma, és a kapcsolás sebessége is drámaian megnőtt, mivel az anyag jól bírja az erős elektromos impulzusokat. Az agyban az elektromos mezők viszonylag gyengék, mert 1,23 volt felett a sejtekben található víz elkezdene hidrogénre és oxigénre bomlani. Az idegrendszer sebessége ezért milliszekundumokban mérhető. Az MIT-n használt eszköz 10 volton, 5 nanoszekundumos impulzusokkal üzemel, vagyis tízezerszer gyorsabb, mint biológiai párja. A mérete ugyanakkor nagyon kicsi, pár nanométeres – az emberi agyban található szinapszisok ezerszer nagyobbak. Az eszköz jelenleg több korláttal küzd. Az egyik, hogy a mesterséges szinapszisnak három csatlakozója van: egy kimenet, egy bemenet és egy szabályzó, ami a proton pozícióját meghatározza, ez azonban megnehezíti bizonyos neurális hálók megépítését. A nanocsatornában mozgó hidrogénion beépítése ráadásul nagyon megnehezíti a tömeggyártást. A lényeg azonban, hogy további fejlesztéssel olyan alkatrészeket állíthatnak elő, amelyekből könnyen építhető az emberi agy képességeit elérő vagy akár túl is szárnyaló hardver.

https://index.hu/techtud/2022/08/08/hardver-mesterseges-intelligencia-neuromorf-chip-agy-idegsejt-szinapszis-tizezerszer-gyorsabb-ezerszer-kisebb/

Különleges szupererőket ébresztő technikai megoldásokon dolgoznak Kínában: olyan metaanyagokból épített metafelületeket hoznak létre, amelyek emberi agyhoz csatlakoztatva képesek egy gondolatra megváltoztatni a tulajdonságaikat. A frissen publikált fejlesztések közül az egyikben telekinézishez hasonlóan gondolat hatására megváltozott egy felületről visszaverődő fény szóródása, a másikban telepátiához hasonlóan kommunikációra használtak egy ilyen rendszert. A metafelületek fejlesztésének újabb szintjét képviselik a programozható mikrofelületek, amelyek egy meghatározott küldő hatására egy megfelelő funkciót végrehajtva reagálnak.

A telekinézis esetében Saobo Csu, a kínai légierő műszaki egyetemének munkatársa azt vizsgálta, hogy vezérelhetők-e metafelületek agyhullámokkal. Ehhez az agyhullámhekkelő mozgalomtól szerzett egy ThinkGear AM chippel egybeépített EEG-szenzort, amelyet csak a fejbőrre kellett helyezni. Az innen érkező jelet egy Arduinóval épített kontroller fogta bluetoothon, és továbbította a metafelülethez. A rendszer az alany koncentrációjának állapotát mérte négy fokozatban a teljesen szétszórttól a semlegesen át a fókuszáltig és az extrém összpontosításig. A fejlesztők egy elektromágnesességtől szigetelt szobában figyelték, hogyan változik a metafelület fényszórása az önkéntes agyhullámainak megfelelően. A Délkeleti Egyetem elektromágnesességet kutató intézetében épített telepátiarendszerben ugyanezeket az elemeket egy információs metafelülettel kapcsolták össze. A kísérletben volt egy küldő és fogadó. A küldő betűsorolós módszerrel választotta ki az üzenetet, amelyet a metafelület bináris jellé alakítva adott át a másik metafelületnek, így jött át a szöveggé alakított „hello world”. Telepátiának ez viszonylag lassú volt, karakterenként öt másodperces átlagos beolvasási idővel. A kutatók szerint ugyanakkor fontos, hogy új terület nyílhat az emberi agy és a mesterséges intelligencia kommunikációjában új generációs biointelligens metafelületekkel.

https://index.hu/techtud/2022/07/10/kina-metafelulet-agyhullam-arduino-legiero-agy-gep-kapcsolat/

A tiencsini Nankaji Egyetem kutatói arról számoltak be, hogy a koponya átfúrása nélkül ültettek be szenzort egy kecske agyába, ami új utat jelent az agy elektromos jeleinek rögzítésében. A szenzort egy vénán keresztül helyezték el az állat agyában, és így is sikerült erős, tiszta jeleket kapniuk. „A technika legnagyobb előnye, hogy nem igényel invazív, nyitott agyműtétet az elektromos jelek kinyeréséhez, ráadásul az egész művelet alig két óra alatt elvégezhető” – mondta a South China Morning Postnak az egyetem mesterséges intelligenciát kutató intézetének professzora, Feng Tuan.

Az agyi implantátum kutatása évtizedek óta tart abban a reményben, hogy a technológia segítségével helyreállítható az agyból az izmokhoz vezető idegpályák károsodása, így például a Parkinson-kór vagy a bénulás. Az eddigi kísérletek azonban olyan invazív eljárást alkalmaztak, amely során a koponyán apró lyukat kell fúrni, hogy hozzáférjenek az agy felszínéhez, és elhelyezhessék rajta az agy elektromos jeleit felfogó, és azokat a számítógép felé kommunikáló eszközt. Az invazív agyi beavatkozások viszont növelik a fertőzés és a szövetkárosodás kockázatát. A Kínában kifejlesztett új eszköz („endovaszkuláris agy-számítógép interfész”) beültetése során egy robot segítségével, vénán keresztül helyeznek be a kísérleti alany agyának motoros kérgébe egy sztentet, vagyis apró fémhálót, amely később szétterül, és elektródákat ágyaz az érfalba, ahonnan az idegi jeleket rögzíteni lehet. A kutatók állítása szerint, mivel az eszközt a vérerekben helyezik el, az agynak nem okoz sérülést, így sokkal jobb alternatívát nyújt a degeneratív idegrendszeri betegségek potenciális gyógyítására.

https://qubit.hu/2022/06/30/kinai-kutatok-rajottek-hogyan-lehet-koponyafuras-nelkul-chipet-ultetni-az-agyba

Az emberi tudat merevlemezre, virtuális térbe, azaz digitális környezetbe történő feltöltését, a teljes agyemuláció (száz százalékos utánzás) néven is ismert ködös jövőbeli „halhatatlanság-opciót” úgy képzeljük el, hogy az agy komplett fizikai szerkezetét egy orvos olyan akkutátusan leszkenneli, hogy mentális állapotokról, köztük a hosszútávú memóriáról és az „énről” is pontos utánzat lesz belőle, amelyet számítógépre küldenek, vagy másolnak. Ezt követően a számítógép szimulációt futtat le az agy információfeldolgozásáról. A másolat ugyanúgy reagál majd mindenre, mint az eredeti. Tudatos, érző lényként működik.

Állatok agyának feltérképezésével és szimulálásával évek óta foglalkoznak, az egyre gyorsabb szuperszámítógépek kiváló eszközök hozzá. A dinamikusan működő testrészből való információkinyeréshez több infokommunikációs technológiát, köztük a virtuális valóságot és az agy-számítógép interfészeket is felhasználják. A tudatfeltöltéshez szükséges eszközök egy része már létezik, vagy aktívan fejlesztik, mások viszont inkább csak spekuláció tárgyai, ugyanakkor technikailag – elvben – majdnem mind kivitelezhető. A tudatfeltöltésre két megoldás létezik: az első másolás és feltöltés, a második másolás és törlés. Az idegsejteket lépésről lépésre „szedik ki”, és másolják digitális közegbe, amíg az eredeti organikus agy meg nem szűnik létezni, és az azt emuláló komputerprogram át nem veszi a test feletti vezérlést. Ez a destruktív eljárás. A másik esetben az orvos a biológiai agy legfontosabb jegyeit szkenneli le, térképezi fel, ezeket az információállapotokat tárolják, másolják számítógépes rendszerre vagy számításokat végző más eszközre. A tudatfeltöltés több esetében a biológiai agy aligha éli túl a folyamatot, esetleg eleve szándékosan megsemmisítik.

A virtuális valóságban vagy más szimulált világban lévő emulált elmét anatómiai pontosságú, szimulált 3D testmodell támogatja. Alternatíva lehet, hogy a feltöltött agy számítógépen van, vagy távolból vezérelt géphez, például, de nem szükségszerűen humanoid robothoz, vagy biológiai, esetleg kibernetikus testhez (cyborghoz) kapcsolódik. Az „elmefájl” másolatok a csillagok közötti űrutazásnál, vagy esetleges globális katasztrófa utáni kollektív túlélésnél is fontos szerepet játszhatnak. Utóbbi esetben ők a letűnt emberi civilizáció mementói. A teljes agy emulálása egyes futurológusok szerint a számítógépes idegtudomány és a neuroinformatika logikus végkifejlete. Egyelőre mindkét terület kifejezetten orvosi célból foglalkozik az agy szimulálásával. A mesterségesintelligencia-kutatásban, az emberrel legalább azonos tudatszintű általános MI, vagy a gyengébb szuperintelligencia egyik megközelítéseként tanulmányozzák a tudatfeltöltést. Ne feledkezzünk meg arról a tényről, hogy egy számítógép-alapú intelligencia még akkor is gyorsabban gondolkodik, mint a biológiai ember, ha nem intelligensebb nála. Minél több a feltöltött elme, annál közelebb a Szingularitás – vallja több transzhumanista.

Az idegtudományban konszenzus van arról, hogy az elme az ideghálók által végzett feldolgozófolyamatokból előbukkanó – emergens módon kialakuló – valami. Ez a valami sok fontos funkcióért, például a tanulásért, az emlékezésért és a tudatosságért felel. Az agyban lejátszódó tisztán fizikai, biokémiai és elektromechanikus folyamatok határozzák meg, alkalmazható szabályok vezérlik. A tudatosság a természet része, „csak” a matematikától, logikától, a fizika, a kémia és a biológia hiányosan ismert törvényeitől függ, tehát nincs benne semmi mágikus, túlvilági minőség. A tudatfeltöltés csak akkor valósítható meg, ha az elme tényleg elektromechanikus rendszer, számítógép. Már az emergens módon kialakuló tudat esetében is kétséges a végeredmény, a vitalista, természetfeletti valóságot feltételező megközelítések pedig eleve kizárják az agy „számszerűsíthetőségét.” De ha a tudatfeltöltés tényleg megvalósítható, akkor is ma még sci-fi kategóriába tartozó számítási kapacitás kell hozzá.

https://kvantumugras.blog.hu/2022/05/04/a_tudatfeltoltes_technikai

Az emberi szervezetben lévő implantátumokból kockázatos és nehézkes is lehet az adattovábbítás. A New Yorki Columbia Egyetem kutatói új technikát találtak ki rá. Lényege, hogy az adatokat az emberi szövet ionjaira írják, és a testen kívül lévő fogadóállomás, nagysebességű adattovábbítás mellett, le tudja onnan olvasni őket. A beültethető elektronikus eszközök egyre fontosabb szerepet játszanak az egészségügyben. Folyamatosan képesek figyelni a szív tevékenységét, az agyat és más szerveket, és szükség esetén, figyelmeztetik a kezelőorvost.

Ezeknek az implantátumoknak az egyik hátulütője, hogy adatokat nehéz kinyerni az emberi szervezetből. Ha vezetékes megoldást alkalmazunk, a szövetek könnyen megfertőződhetnek, vezeték nélküli megoldások, például rádió- és fényjelek, ultrahang és bluetooth esetében pedig az adatok nem jutnak át eredményesen a szöveteken. A Columbia Egyetem kutatói tanulmányban ismertetik az adatok szervezeten belüli, onnan kifelé irányuló továbbítását támogató új technológiájukat, a technológia fejlesztését. A módszer az emberi test saját kommunikációs eljárásának az előnyeit használja ki. Mivel a test sejtjei ionok cserélgetésével kommunikálnak egymással, a kutatók igyekeznek kiaknázni a szövetekben tárolt energia elektromos lehetőségeit. Az új kommunikációs módszerhez a szövetbe ültetett elektródapár kódolja az elektromos impulzusokat váltogató eszközből jövő adatokat, majd a szövetben lévő ionban tárolja az energiát. A szövet felületére, például bőrre, egy másik elektródapárt tehetnek, hogy megkapja a tárolt energiát, és dekódolja az adatokat.

A fejlesztők elmondták, hogy a technikával tíz centi mély szöveteken keresztül továbbíthatók adatok, és sokkal kisebb a veszteség, mint bármilyen mélységben történő rádiófrekvenciás kommunikáció esetében. A továbbítási sebesség is gyorsabb volt, mint más technikákkal, és a módszer optimalizálható is. Patkányokkal, idegi interfész implantátumokkal tesztelték, és egy idő után sikeres és pontos volt a külső vevőállomás felé történő adattovábbítás. Az ionkommunikációhoz alacsonyabb feszültség és kevesebb áram kell, mint más vezeték nélküli technológiáknál. Az így működő eszközök könnyen készíthetők puha, biokompatiblis anyagokból. Következő lépésként az ionkommunikációhoz használható organikus, tranzisztorokkal működő bioszenzort fejlesztenek.

https://jelenbolajovobe.blog.hu/2022/04/20/vezetek_nelkuli_adattovabbitas_az_emberi_szovetekben

A kólibaktérium (ismertebb nevén E. Coli) családba tartozó baktériumok több szempontból is ismertek: jól ellenállnak a gyógyszereknek, a szervezetbe kerülve fertőzést, vakbélgyulladást okozhatnak, de elsősorban sok tudományos kísérlet sztárjai, mert számos célra felhasználhatók. Az E. Coli a beleinkben ugyan képes felfordulást okozni, viszont a tudomány fejlődéséhez is hozzájárult – a DNS-kutatásokban előszeretettel alkalmazzák, és többek között bioüzemanyagok, vagy a Pfizer koronavírus elleni vakcinája sem lenne nélküle.

A „szerteágazó tehetségű” baktérium újabb adottságát mutatta be egy nemzetközi kutatócsoport. Elosztott számítások segítségével meg tudja oldani a klasszikus labirintusproblémát. Lényege, hogy a szükséges műveleteket nem egy, hanem különböző típusú génmanipulált sejt végzik el. A felfedezés a szintetikus biológia fejlődésének köszönhető, amelyhez az E. Coli is jócskán hozzájárult eddig. A szintetikus biológia az elektromos áramkörökhöz hasonlóan akarja felépíteni a biológiaiakat, a sejtprogramozást pedig ugyanolyan rutinfeladatként képzeli el a közeljövőben, mint amilyen könnyedén programozzuk ma a komputereket. A kortárs számítástudomány egyik trendje a biológiai minták átvétele, a szerves élet folyamatainak valamilyen szintű gépi másolása. A szintetikus biológia dupla csavar: egyrészt számítástudomány és biológia, másrészt szerves és szervetlen szimbiózisa.

https://jelenbolajovobe.blog.hu/2022/02/24/szamitasi_problemakat_old_meg_a_bakteriumbol_keszult_bioszamitogep

A 3D nyomtatás nemcsak a gyártást, termékek előállítását változtatja meg, hanem akár a tudományt is forradalmasíthatja. Legalábbis harvardi kutatók és bostoni egyetemi kórházak erre tesznek kísérletet egy nemrég fejlesztett, programozható mikrobiális tintával (hidrogéllel). Rendeltetése élő anyagok, genetikailag gondosan megtervezett, módosított nanorost-szerű fehérjék 3D nyomtatása. Munkájukban a kortárs tudomány egyik legmarkánsabb trendje, biológia és anyagtudományok, anyagtervezés szinergiája érhető tetten.

Nem ez az első alkalom, például a Colorado Egyetemen komplex biológiai szövetek utánzására képes, nyomtatható anyagot állítottak elő. De készült már algaszerű anyagból is fájdalomcsillapítóként használható biotinta. A harvardi fejlesztők a tudományos kutatások egyik sztárjával, az emberi és állati szervezetekben egyaránt megtalálható kólibaktériummal (E.coli) és módosított fehérje nanorostokkal dolgozva készítették el a tintát. Alginát és E.coli keveréket kalciumklorid felületen nyomtattak. Az alginátmolekulák azért jók, mert összekeverednek, és szilárdabb géllé állnak egybe. A kutatók azt is hangsúlyozták, hogy mikróbák nyomtatásához sok technikát leteszteltek, de egyszerűsége, költséghatékonysága és a többféle biotintával való kompatibilitása miatt az extrudálás-alapú bioprinting működik messze legjobban.

https://freedee.blog.hu/2022/02/04/mikrobialis_tinta_elo_anyagok_nyomtatasahoz

Íme a világ első gondolatvezérelt tweetje. Ezt a szöveget Philip O’Keefe hozta létre gépelés nélkül csupán a gondolatával, a Stentrode nevű endovaszkuláris agyi implantátum segítségével.

A Tokiói Egyetem kutatói agyszerű idegsejtekkel rendelkező robotot építettek. Az idegsejteket laboratóriumban tenyésztették, rendeltetésük, hogy a robotot megtanítsák úgy gondolkozni, mint az ember. A gépet ezekhez az élő sejtekből kitenyésztett idegsejtekhez, azaz agyi neuronokhoz csatlakoztatták. Amikor elektromosan stimulálták őket, a robot sikeresen elérte a célját – egy LED-es, köralakú fekete dobozt.

A kísérlet fontos lépés a robotok intelligens viselkedése felé, amelyet tanulással érnek el. Zártláncú rendszert dolgoztak ki, amely az aktív élő neuronkultúrából generált jeleket, míg a kultúra a mobil robotban „testesült meg” – anélkül, hogy fizikailag a gépbe integrálták volna. Nem a robotban, hanem a közvetlen közelében voltak. Amikor akadályba ütközött, vagy a cél nem volt kilencven fokban előtte, a sejtkultúrát elektróda közvetítésével stimulálták. A tesztnél a gépet homeosztatikus jelekkel vértezték fel, hogy közölje: minden a tervek szerint megy, és közelebb került s céljaihoz. Akadálynál viszont a homeosztázist zavarójelekkel zökkentették ki, amire a robot kínos remegésbe kezdett, majd újrakalibrálták. Mindez addig folytatódott, amíg meg nem oldotta a labirintusfeladatot.

Mivel környezetét nem látta, és más szenzorikus információt sem kapott, teljesen ki volt szolgáltatva az elektromos próba-hiba impulzusoknak. A hibákat csökkentő és kontrolláló tanulóalgoritmussal (belső visszacsatolási hurokkal) is felszerelt robot végül megtanulta a leckét, az intelligens feladatmegoldást – ezt fizikai tartalék-számítógép (a sejttenyészet) végezte el. A kutatók többször hangsúlyozták, hogy az ilyen (az agyi jeleken számításokat végző) fizikai testnek nem kell feltétlenül emberi testnek lennie. Abból a hipotézisből indultak ki, hogy egy élő rendszer intelligenciája a szervezetlen, kaotikus állapotból „kivonatolt” mechanizmusokból fejlődik ki, „emergálódik.”

https://jelenbolajovobe.blog.hu/2021/12/23/elo_idegsejtek_segitsegevel_tanul_egy_japan_robot

A Cortical Labs edényben lévő élő agysejtekből csinált olyan kiborg agyat ami megtanult Pongozni.

Az ember-számítógép interfészt (brain-computer interfaces, BCI) neurális irányító, elme-gép, közvetlen neurális, agy-gép interfésznek is nevezik. A BCI közvetlen kommunikációs csatorna a valamilyen infokommunikációs módszerrel „felerősített” vagy „bedrótozott” agy és egy külső eszköz között. Ezeket a megoldásokat gyakran használják agykutatásra, kognitív és érzékszervi-motorikus funkcióink tanulmányozására, feltérképezésére, támogatására, kibővítésére vagy éppen – és a technológia jelenlegi állása mellett – a helyreállítására. A BCI kutatások az 1970-es években kezdődtek, a kifejezés is abból az időből származik: a Los Angelesi Kaliforniai Egyetemen (UCLA) dolgozó Jacques Vidal használta először, 1973-ban.

Az agykéreg plaszticitása miatt, a beültetett eszközökből érkező jeleket – miután a szervezet befogadta ezeket az eszközöket – az agy képes természetes érzékelők üzeneteiként kezelni. Állatokon végzett sokéves kísérletezést követően, az 1990-es évek közepén jelentek meg az első ilyen célú humán technikák, először ekkor implantáltak emberbe neuroprotézis-jellegű készülékeket. A BCI sokkal reálisabb és életszerűbb egy-egy elvileg kivitelezhető, a valóságban technikai okok miatt mégis megvalósíthatatlan, inkább sci-fi fantáziának tűnő megoldásnál, például a fejátültetésnél vagy az elme a kicsit távolabbi jövőben történő merevlemezre töltésénél. A technológiacsalád egyes gerincsérülések és más bénulások esetében már most is működik, sőt, bizonyos játékok is irányíthatók vele. A frontális lebenyből az idegsejtek elektromos működését valósidőben felvevő enkefalográffal szerezhetünk be adatokat az agyhullámokról. Ezeknek az adatoknak a segítségével a régebbi módszereknél például jóval pontosabban osztályozhatunk tudat- és érzelmi állapotokat. Az agy-számítógép interfészes technológiák fejlődése az 1990-es évektől töretlen, fejlesztésükben és működtetésükben egyre komolyabb szerepet játszik a mesterséges intelligencia és a gépi tanulás, és a kvantumszámítógépek szintén meghatározó funkciót tölthetnek majd be.

Az agy-számítógép interfésztechnológia azonban annál az egyszerű oknál fogva sem lehet tökéletes, mert az agyból érkező jelek túl bonyolultak, sokszor nehéz dekódolni őket – és mert az agykutatás az ígéretes eredmények ellenére is, eléggé gyerekcipőben jár még. A BCI például robotikus végtagokat is segít vezérelni, mozgásuk azonban lassú és eléggé megmosolyogtató. Valamilyen bénulásban szenvedőkön viszont máris sokat segíthetnek ezek az egyre okosabb interfészek. Sok kutatóműhelyben fejlesztenek már a koponyába történő nyílt sebészi beavatkozás nélküli (nem invazív), például az aggyal valamelyik nyaki éren keresztül kommunikáló implantátumokat. Úgy válunk kibernetikus organizmussá, cyborggá, hogy észre sem vesszük.

https://kvantumugras.blog.hu/2021/12/08/folyamatosan_javulnak_az_agy-szamitogep_kapcsolatok

A San Diegói Allegro 3D gyorsan fejlődő bioprinting vállalat, STEMAKER gépük a világ első digitális fényfeldolgozással (DLP) működő bionyomtatója. Pillanatok alatt printelhetők rajta működő szövetek. A cég bejelentette, hogy együttműködik a regeneratív medicina számára emberi eredetű bioanyagokat készítő, a területen abszolút szakértőnek számító phoenixi Humabiologics-szal. Anyagaikat a sejtterápiához, szövet- és betegségmodellezéshez, gyógyszergyártáshoz és (értelemszerűen) bionyomtatáshoz használják. A biotinta az Allegro 3D honlapján rendelhető meg. Mindkét cég ugyanazt a küldetést akarja valóra váltani: az egészségügyi ellátáson innovatív bionyomtató technológiákkal és különleges bioanyagokkal igyekeznek jelentősen javítani.

A közös munka célja szövetmodellek létrehozása gyógyszertesztekhez és természetesen a regeneratív gyógyászathoz. Elégedettek, és bíznak a klinikailag is használható bioanyagok gyártásában. A Humabiologics biotintája és az Allegro 3D nyomtatótechnológiája abszolút ideális kombónak tűnik. A gyógyszeriparban bevett állattesztek megbízható alternatíváját fogják kínálni – hangsúlyozzák. Az Allegro 3D nyomtatójától, a gyógyszerfejlesztéstől a regeneratív medicináig, paradigmaváltást várnak. Az egyik leggyorsabb és legnagyobb felbontással működő gépen aprólékosan kidolgozott mikroszkopikus élő szövetek, például májszövetek állíthatók elő, de fiziológiailag pontos szövetminták is nyomtathatók másodperceken belül.

https://freedee.blog.hu/2021/09/24/emberi_eredetu_biotinta_a_regenerativ_gyogyaszatban

Az európai bionyomtatást (is) fémjelző, Amszterdam-székhelyű nemzetközi Ourobionics startup hamisítatlan multi- és interdiszciplináris csapat. A szövettervezéstől a 3D biogyártásig, a regeneratív medicinától az ember-gép interfészekig, cyborg-technológiákig, kutatói sokéves tapasztalattal rendelkeznek. Nem véletlen, hogy „túl a bionyomtatáson” a jelszavuk. Több terület következőgenerációs alkalmazásain dolgozva, ezeket a szerteágazó technikákat ők hozzák elsőként közös nevezőre. Multiplex biogyártó platformjukkal, az elektromos, a mágneses és az elektromágneses mezők eredményes alakítgatásával igyekeznek realisztikus, remek minőségű szövetmodelleket kidolgozni. A kivitelezés elsősorban bionyomtatással történik, a modellekbe terveik szerint változatos bioérzékelőket és más bioelektronikus eszközöket integrálnak.

A startup eredményesen, az amerikai Humabiologics céggel kötött együttműködési szerződéssel zárta első negyedévét. Egyértelműen forradalmasítani akarják a piacot, ezt az elképzelést erősíti meg egy másik stratégiai partnerség, a szintén amerikai és elsősorban a regeneretív medicinára fókuszáló Invictech-kel. Alapítóik komoly tapasztalattal rendelkeznek következőgenerációs 3D bionyomtatók fejlesztésében, és ezzel a szakértelemmel jelentősen hozzájárulhatnak az Ourobionics sikeréhez. Az 3DP egyedi megközelítése, a gépteljesítmény maximalizálása mellett igazi újítókként, a blokklánc technológiát is munkájukba integrálták, amelyet cyborg megoldásokkal, bioszenzorokkal akarnak valahogy integrálni. A partnerségtől mindkét fél nagyon sokat vár.

Szükség is lesz a sikerre, mivel a több szabványos 3D bionyomtató technológia ellenére, a regeneratív gyógyászatban nincs komoly előrelépés. Azért nincs, mert hagyományosabb megoldásokkal lehetetlen komplex szövetmodelleket kidolgozni. Ehhez kell az Ourobionics és az Invictech egymást kiegészítő szaktudása. A mostani modellek sejtjei nem tartósak, lassúak, kevés funkcióra képesek, mikroszinten nem lehet véredény-szerkezeteket integrálni, nincs nanoléptékű felbontás, összességében kevés bennük a releváns klinikai lehetőség. Ezeken a korlátokon akarnak túllépni az Ourbionics alapítói által kidolgozott szövettervező technikákkal és az Invictech 3D bionyomtatásával.

https://freedee.blog.hu/2021/06/14/felporog_a_biogyartas

Kaliforniai kutatók egy, a beszédkészségét másfél évtizede elvesztett személy agyában lévő elektromos impulzusok értelmezésére, és a jelek szavak formájában, videó-kijelzőn történő megjelenítésére tanítottak be egy rendszert. A UC Berkeley és a UC San Francisco szakemberei 128 elektródás szerkezetet ültettek az illető agyának a száj, az ajkak, az állkapocs, a nyelv és a gége mozdulataiért felelős részébe. A rendszer több mint egy évtized kutatás eredménye. A kutatásokat az agy neurológiai tevékenysége és a beszélt nyelv hangjai közötti kapcsolatokat vizsgáló Edward F. Chang idegsebész vezette.

Az implantátumot számítógéphez kapcsolták, majd megkérték a pácienst, hogy próbáljon elmondani ötven egyszerű szót és ötven egyszerű mondatot. Közben rögzítették az agytevékenységet. A rendszert huszonkét óra hosszat gyakoroltatták a felvett anyagon. Egyes részei a beszédhez kapcsolódó agytevékenységet térképezték fel. Több modellből álló más részei az ötven szó valamelyikeként osztályozták a beszédjeleket. Egy nyelvi modell előrejelezte, hogy egy adott szó mekkora valószínűséggel lesz a következő. Egy dekódoló algoritmus a modellek outputjaira alapozva, meghatározta az ötven legvalószínűbb mondatot. A teszteken a rendszer percenként átlagosan 15,2 szót dekódolt, a mondatok „fordítását” 25,6 százalék átlagos hibarátával végezte.

https://jelenbolajovobe.blog.hu/2021/08/24/emberi_agyhullamokbol_olvas_ki_szavakat_es_mondatokat_a_mesterseges_ideghalo

Majomember kimérát csináltak a genetikusok, majd elpusztították az embriókat.

Genetikusok emberi sejteket ültettek makákóembriókba a kaliforniai Salk intézetben. A sejtek életképesnek bizonyultak, vagyis a kutatás technikai értelemben sikeres, de bioetikai szempontból kérdéses, meddig lehet elmenni a fajközi sejtátültetésben. A kísérlet során a kutatók előbb emberi magzati kötőszöveti sejteket programoztak át őssejtekké, majd ezeket petricsészében nevelt makákóembriókba ültették be. Az emberi sejtek a kísérlet kezdetekor hatnapos majomembriókban életben maradtak, sőt, szaporodásra is képesek voltak.

A beültetett emberi sejtek a majom epiblaszt (ez az az embrionális őssejtszövet, amiből később a magzat szervei kialakulnának) sejtjeinek négy százalékát tették ki – laikusan szólva a majom-ember embrió négy százalékban volt tehát humán jellegű. A laboratóriumi embriókat húsz nappal a beültetés után elpusztították. Korábban már végeztek emberi sejtbeültetéseket malacokba és bárányokba, a mostani majomkísérlet azonban újra élesen felveti a kérdést, hogy megengedhető-e bioetikai szempontból emberi és állati sejteket kombinálva, több faj tulajdonságait hordozó kimérákat létrehozni.
https://telex.hu/tudomany/2021/04/16/majom-ember-kimerat-csinaltak-a-genetikusok-majd-elpusztitottak-az-embriokat

A Massachusetts Institute of Technology kutatói nanotechnológia használatával spenótokat tettek képessé arra, hogy e-mailt küldjenek. A MIT mérnökei a spenótokat gyakorlatilag szenzorokká alakították át, a növény gyökerei aromás nitrogénvegyületeket érzékelnek a talajvízben, mire a levelekben lévő szén nanocsövek jelet adnak, amelyet aztán egy infravörös kamera fog be, végül ez a kamera riasztja emailben a kutatókat.

„A növények nagyon jó analitikus kémikusok. Kiterjedt gyökérhálózatuk van a talajban, folyamatosan mintát vesznek a talajvízből és önerőből képesek a vizet szállítani a leveleikhez. Ez a kísérlet azt demonstrálja, hogy a növényeket és embereket elválasztó kommunikációs határ átléphető” mondta a kutatást vezető Michael Strano professzor a Euronewsnak.