Nauka

Naukowcy skopiują Twój mózg. Projekt cyfrowych bliźniaków nabiera tempa

Patryk Koncewicz
0

Cyfrowe bliźniaki znajdują zastosowanie w gałęziach przemysłu i medycyny. Projekt wirtualnych mózgów może odmienić życie wielu chorych. 

Idea cyfrowych bliźniaków wywodzi się z NASA. Budowanie kolejnych replik kapsuł w celu przetestowania niezbędnych modyfikacji stało się z czasem niepotrzebne. Dzięki zaawansowanej technologii udało się przenieść testy do wirtualnej rzeczywistości, optymalizując czas i koszta konieczne do badań. Okazało się, że metoda ta może znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu i medycyny. Zanim do tego przejdziemy, wyjaśnijmy najpierw, czym w ogóle są cyfrowe bliźniaki.

Cyfrowe kopie organów

Wyobraźcie sobie, że istnieje wirtualna kopia was samych. Kopia tak dokładna i precyzyjna, że potrafi samodzielnie diagnozować potencjalne choroby bez ingerencji w organizm oryginału. Tym właśnie są cyfrowe bliźniaki. Komputerowym odzwierciedleniem rzeczywistego obiektu, gotowym na testy, badania i poprawki prowadzące do osiągnięcia pożądanych efektów. Są one wykorzystywane przez architektów i inżynierów do analizowania projektów pod kątem eliminacji potencjalnych błędów i przyspieszenia prac nad finalną wizją. Istnieją już wirtualne odpowiedniki wielu fizycznych obiektów takich jak porty, elektrownie, a nawet kompletne miasta. Naukowcy szybko zorientowali się, że technologia ta może zrewolucjonizować medycynę. Tak powstała idea cyfrowych organów.

Prace nad wirtualnymi organami są jeszcze na wczesnym etapie. Jak do tej pory największym zainteresowaniem badaczy cieszyło się ludzkie serce. Międzynarodowy zespół naukowców – zrzeszonych pod sztandarem projektu Echoes – ma na celu stworzenie cyfrowego serca, aby lepiej rozumieć jego choroby i móc skuteczniej je zwalczać. Inżynierowie z niemieckiego Siemens Healthineers także pracują nad podobnym projektem. Prace nad „żywym sercem" prowadzi również francuska firma Dassault Systèmes we współpracy z amerykańską agencją do spraw żywności i leków. Pozytywne wyniki badań nad sercem skłoniły naukowców do podjęcia prac nad najbardziej fascynującym organem człowieka – mózgiem.

Za projekt cyfrowego mózgu odpowiada finansowana przez UE grupa naukowców z Neurotwin. Głównym celem badań jest stworzenie skomputeryzowanej wersji mózgu będącej dokładną kopią organu pacjenta. Dla badaczy jest to okazja do opracowania nowych metod walki z zaburzeniami neurologicznymi takimi jak padaczka czy choroba Alzheimera. W przyszłym roku ruszyć mają badania kliniczne nad sześćdziesięciorgiem pacjentów zmagających się z Alzheimerem. Każdy z pacjentów „otrzyma” indywidualną kopię swojego mózgu zoptymalizowaną pod konkretne dolegliwości. Drugie badanie zaplanowane na 2023 rok dotyczyć będzie osób cierpiących na padaczkę ogniskową. Naukowcy z Neurotwin opracowali metodę nieinwazyjnego stymulowania mózgu prądami elektrycznymi, która w bezbolesny sposób łagodzi objawy padaczki. Technologia ta jest jednak dość świeża i wymaga badań. To właśnie na tym polu cyfrowy bliźniak mózgu ukazuje swój potencjał. Inżynierowie będą mogli bowiem symulować jak zareaguje mózg pacjenta podczas stymulacji.

Źródło: Neurotwin

Model mózgu powstaje poprzez wykonanie rezonansu magnetycznego i dziesięciominutowe badanie EEG (elektroencefalografia). Powstała w ten sposób cyfrowa kopia rejestruje aktywność elektryczną mózgu oraz symuluje jego główne tkanki. Bliźniak będzie zawierał konektom pacjenta, czyli mapę połączeń nerwowych w mózgu. Przykładowo podczas padaczki pewne obszary konektomu mogą ulec nadmiernemu pobudzeniu. Naukowcy będą więc mogli przeprowadzać nieskończoną ilość symulacji na cyfrowej kopii mózgu, aby opracować indywidualny proces leczenia pacjenta.

Czy cyfrowe bliźnięta są etyczne?

Kwestią dyskusyjną jest etyka tworzenia cyfrowych bliźniąt. Aktualnie prace dotyczą poszczególnych organów. Co jeśli w przyszłości naukowcom uda się stworzyć kompletną kopię człowieka funkcjonującą w wirtualnej rzeczywistości. Czy wtedy prawa własnościowe posiada firma odpowiadającą za stworzenie bliźniaka, czy też należą one do rzeczywistego oryginału? Co jeśli pacjent zrezygnuje z dalszych badań lub umrze? Czy jego bliźniak powinien zostać uśmiercony razem z nim, czy też zostać „cyfrowo uwięzionym” na potrzeby dalszych badań? Dr Matthias Braun z Uniwersytetu Fryderyka Aleksandra w Erlangen i Norymberdze w pracy naukowej na temat etyki projektu cyfrowych bliźniąt rozważając te pytania doszedł do wniosku, że utrata kontroli nad badaniami może doprowadzić do zjawiska „cyfrowego niewolnictwa”. Historia nie raz pokazała, że odpowiednia motywacja może pchnąć człowieka do wyzbycia się wszelkich przejawów empatii. Czy zatem w kontekście wirtualnych modeli możemy oczekiwać po nas zachowania jakiejkolwiek etyki?

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu