عملکرد مغز اغلب با عملکرد یک رایانه مقایسه میشود. برخی از محققان در حال آزمایش این قیاس تا حد نهایی آن هستند و تلاش میکنند رایانههایی بسازند که حاوی کشتهای سلولهای مغزی رشد یافته در آزمایشگاه باشند. با این کار، آنها امیدوارند محدودیتهای فیزیکی سختافزار محاسباتی مبتنی بر سیلیکون را که برای هوش مصنوعی امروزی استفاده میشود، دور بزنند.
این پتانسیل وجود دارد. بافت مغز حافظه و محاسبات را در یک بستر واحد ترکیب میکند و به اجزای کمتری نسبت به رایانههای معمولی نیاز دارد. نظریههای شبکههای عصبی، مبتنی بر نورونها و سیناپسها، الهامبخش الگوریتمهای هوش مصنوعی بودهاند. مغزها انرژی بسیار کمتری نسبت به ماشینهای هوش مصنوعی مصرف میکنند و به سیستمهای خنککننده عظیم نیاز ندارند.
چنین بیومحاسباتی چالشهای اخلاقی متمایزی دارد. بحثها در مورد اخلاقی بودن استفاده از بافت مغزی رشد یافته در آزمایشگاه و پتانسیل آگاهی بالا گرفته است. با این حال، یک مسئله کلیدی تاکنون از بحثها غایب بوده است: فقدان رضایت صریح برای استفاده از بافت عصبی انسان در بیومحاسبات.
تحقیقات در زمینه بیومحاسبات بر اهدای داوطلبانه سلولها متکی است، که اغلب از افرادی که تحت اقدامات پزشکی قرار میگیرند و آنها را به صورت نوعدوستانه برای کمک به تحقیقات زیستپزشکی و بیولوژیکی پایه اهدا میکنند، به دست میآید. با این حال، فرمهای رضایتنامه از اهداکنندگان نمیپرسند که سلولهایشان در آینده برای چه نوع تحقیقاتی استفاده شود — یا مهمتر از آن، تمام روشهای احتمالی که نمیخواهند از آنها استفاده شود. اهداکنندگانی که میخواهند از توسعه درمانهای سرطان حمایت کنند، ممکن است تصور نکنند که بافتهایشان میتواند برای ایجاد بیورایانهها، احتمالاً با کاربردهای تجاری، استفاده شود.
رویکردی صریحتر و دقیقتر به رضایت اهداکننده برای تحقیقات بیومحاسباتی که از بافت مغزی رشد یافته در آزمایشگاه استفاده میکند، مورد نیاز است. به نظر ما، محققان باید از استفاده از ردههای سلولی که رضایت برای آنها فقط برای تحقیقات زیستپزشکی داده شده است، خودداری کنند. سیستمی باید برای کسب رضایت به صورت گذشتهنگر، یا برای بازبینی اخلاق پروژهها در مواردی که کسب مجدد رضایت (که به آن رضایت مجدد گفته میشود) امکانپذیر نیست، ایجاد شود.
استفاده از سلولهای مغزی برای محاسبات
بیومحاسبات مبتنی بر مغز بر نورونهای قشر مغز انسان متکی است، زیرا آنها بزرگتر هستند و مدارهای پیچیدهتری نسبت به نورونهای جوندگان یا سایر نخستیها تشکیل میدهند. تصور میشود که این ویژگیها به قابلیتهای پردازش اطلاعات قابل توجه مغز انسان، از تشخیص چهره تا استدلال انتزاعی، کمک میکنند.
بیورایانهها با استفاده از سلولهای بنیادی «پرتوان» (pluripotent) ساخته میشوند که پتانسیل تبدیل شدن به اکثر انواع سلولهای دیگر بدن را دارند. چنین سلولهایی میتوانند از جنینهای اهدایی باقیمانده پس از لقاح آزمایشگاهی (in vitro fertilization) یا از سلولهای بالغ مهندسی شده اهدایی توسط داوطلبان، از جمله افرادی که تحت درمان پزشکی هستند، به دست آیند.
در آزمایشگاه، سلولهای بنیادی پرتوان را میتوان به ارگانوئیدهای مغزی تبدیل کرد — خوشههای کوچک سهبعدی که ساختار، عملکرد و سازماندهی مناطق مختلف مغز را تقلید میکنند. اطلاعات را میتوان در تحریک عصبی رمزگذاری کرد و «ورودیهای محاسباتی» را فراهم کرد که توسط نورونهای موجود در ارگانوئید پردازش میشوند و منجر به خروجیهای عصبی میشوند که میتوانند از طریق سیستمهای آرایه میکروالکترونیکی ثبت شوند (به «بیومحاسبات مبتنی بر مغز» مراجعه کنید). قبلاً نشان داده شده است که این تنظیمات میتواند برای برخی فرآیندهای محاسباتی ساده که اساس شناسایی الگوها و پیشبینیها توسط مدلهای هوش مصنوعی مبتنی بر سختافزار هستند، استفاده شود.
پس از تولید، یک رده سلولهای بنیادی پرتوان را میتوان به طور نامحدود کشت داد و برای انواع آزمایشها استفاده کرد. اما پس از سالها، به خصوص اگر اهداکننده فوت کرده باشد و علم پیشرفت کرده باشد، دشوار است که بدانیم آیا اهداکننده اصلی با آزمایشهایی که سلولهایش اکنون در آنها مشارکت دارند، موافقت میکرده است یا خیر.
افرادی که بافت خود را برای تحقیقات زیستپزشکی اهدا میکنند، معمولاً به یک مطالعه تحقیقاتی خاص رضایت میدهند. در عین حال، ممکن است از آنها پرسیده شود که آیا با ذخیره و استفاده از نمونههای زیستی باقیمانده توسط دیگران برای تحقیقات زیستپزشکی آینده موافق هستند یا خیر. اهداکنندگانی که با مورد دوم موافقت میکنند — که به آن رضایت نامحدود (open-ended consent) گفته میشود — مطلع میشوند که پیشبینی نحوه استفاده سایر محققان از نمونههایشان ممکن است دشوار باشد. برای مثال، اکثر اهداکنندگان نمیدانند که سلولهایشان ممکن است برای ایجاد یک رده سلولی بنیادی استفاده شود که میتواند در کارهای آینده توسط بسیاری از دانشمندان دیگر به کار رود. اما به آنها اطمینان داده میشود که هرگونه استفاده توسط کمیتههای نظارتی بررسی خواهد شد تا اطمینان حاصل شود که مطالعات از نظر علمی ارزشمند هستند.
به طور معمول، چنین اهداهایی به یک بانک زیستی ارسال میشوند که آنها را مطابق با سیاستهای سختگیرانه حفاظت از دادهها به محققان توزیع میکند. اهداکنندگان به محققان اعتماد میکنند که این قوانین را رعایت کنند، از حریم خصوصی آنها محافظت کنند و با نمونههایشان با دقت و احترام رفتار کنند.
نیاز به راهحلهای اخلاقی
برخی محققان و اخلاقدانان ممکن است نگرانیهای اخلاقی برجسته شده در این مقاله را نادیده بگیرند، با توجه به اینکه انتظار میرود ردههای سلولی مورد استفاده برای بیومحاسبات از اهداکنندگانی که رضایت نامحدود دادهاند، مشتق شوند. برخی استدلال میکنند که این فرآیند تعادلی بین خودمختاری اهداکننده و انعطافپذیری برای محققان ایجاد میکند. کسب اجازه از پیش برای هرگونه استفاده احتمالی آینده غیرممکن است، زیرا علم به روشهایی پیشرفت میکند که همیشه قابل پیشبینی نیستند.
اما رضایت نامحدود در صورت استفاده بیدقت میتواند منجر به آسیب شود. هنگامی که حدود ۱۰۰ نفر از اعضای قبیله هاواسوپای (Havasupai) در آریزونا در دهه ۱۹۹۰ نمونههایی را به محققانی که در مورد شیوع بالای دیابت در این قبیله تحقیق میکردند، اهدا کردند، در ابتدا نوعی رضایت نامحدود به نام رضایت گسترده ارائه دادند. دو دهه بعد، ۴۱ اهداکننده و خانوادههایشان از محققان شکایت کردند پس از اینکه متوجه شدند خونشان در مطالعاتی در مورد بیماری روانی و پیشینه اجدادی آنها استفاده شده است که ممکن است جامعه آنها را بدنام کرده و به آنها آسیب برساند. اعضای قبیله این نوع تحقیق را پیشبینی نمیکردند و احساس میکردند که خودمختاری فرهنگی آنها نقض شده است.
این استدلال که رضایت نامحدود به محققان اجازه میدهد تا از سلولهای اهداکننده به صورت اخلاقی استفاده کنند، ممکن است زمانی منطقی باشد که مواد اهدایی برای اهداف نوعدوستانه مرتبط با زیستپزشکی استفاده میشوند. اما فردی که بافتهایی را برای یک مطالعه پزشکی اهدا میکند، دلیلی برای در نظر گرفتن این موضوع ندارد که سلولهایش ممکن است برای مهندسی یا علوم کامپیوتر استفاده شوند.
برخی اهداکنندگان نگرانیهایی را در مورد استفاده از نمونههایشان برای اهداف تجاری ثبت کردهاند. علاوه بر این، یک مطالعه پاناروپایی نشان داد که بسیاری از مردم ارگانوئیدها را موجودیتهای پیچیدهای میدانند: نه یک موجود زنده و نه فقط یک شیء، بلکه چیزی در این بین. ارگانوئیدهای مغزی به طور خاص به عنوان یک مسئله حساستر از سایر ارگانوئیدها دیده شدند.
تحقیقات همچنین نشان داده است که برخی اهداکنندگان میخواهند در مورد اهداف تحقیقاتی که شامل ارگانوئیدهای مغزی ایجاد شده با سلولهای آنهاست، بدانند. و برخی میخواهند در صورت عدم موافقت با تحقیقات آینده که از اهداهای آنها استفاده میکند، فرصت لغو رضایت خود را داشته باشند.
بیورایانههای مبتنی بر مغز به نظارت اخلاقی قوی نیاز دارند، زیرا ممکن است منجر به تحقق چنین نگرانیهایی از سوی اهداکنندگان شوند. بیورایانهها ممکن است به زودی برای کارهای تجاری نامرتبط با زیستپزشکی، مانند تشخیص صدا یا چهره، استفاده شوند. رویکرد رضایت نامحدود در اینجا یک راهحل اخلاقی خوب نیست.
تغییرات زیر برای اطمینان از اینکه تحقیقات بیومحاسباتی شامل بافت مغزی رشد یافته در آزمایشگاه به طور مسئولانه پیش میرود، پیشنهاد شده است. این توصیهها میتوانند به سایر زمینههای نوظهور، مانند رباتیک بیوهیبرید، که در آن از سلولهای انسانی برای پیگیری کاربردهای مهندسی مانند نظارت بر محیط زیست استفاده میشود، نیز گسترش یابند.
مسیر رضایت صحیح
تحقیقات بیومحاسباتی باید توسط کمیتههای بازبینی مستقل نظارت شود که میتوانند هم خطرات اخلاقی ناشی از فناوری و هم استفاده مناسب از ردههای سلولی انسانی برای کاربردهای محاسباتی را ارزیابی کنند. کمیتههای نظارتی موجود برای تحقیقات سلولهای بنیادی معمولاً تحقیقات غیرزیستپزشکی انجام شده در دپارتمانهای علوم کامپیوتر و مهندسی مکانیک را بررسی نمیکنند و معمولاً تخصص فنی لازم برای نظارت بر اخلاق بیومحاسبات را ندارند.
هیئتهای بازبینی جدید میتوانند در صورت لزوم در موسساتی که بیومحاسبات را انجام میدهند، تأسیس شوند. متناوباً، هیئتها میتوانند از کمیتههای نظارتی موجود برای تحقیقات سلولهای بنیادی بازسازی شوند و با دانشمندان علوم اعصاب و مهندسی کامپیوتر تکمیل گردند.
این کمیتههای بازبینی باید به محققان دستور دهند که یکی از سه مسیر زیر را، به ترتیب اولویت سختگیرانه، دنبال کنند: ایجاد ردههای سلولی جدید؛ کسب رضایت جدید از اهداکنندگان موجود؛ یا انجام بازبینی مستقل از برنامههای تحقیقاتی.