Buzz
Một phần sức hút của não đối với các nhà khoa học là nó rất cá nhân - có thể coi là trung tâm của bản chất con người chúng ta. Nhưng điều này cũng khiến cho một phần lớn các thử nghiệm có thể là những điều kinh khủng, dù cho có tốt đẹp đến đâu. Các nhà thần kinh học thường phải nuốt nước miếng và chấp nhận việc nghiên cứu não của động vật thử nghiệm hoặc các tế bào thần kinh loại người cô lập được sống trong đĩa phẳng - những thay thế đi kèm với những hạn chế đạo đức, thực tế và khái niệm riêng của chúng.
Một thế giới mới của khả năng đã mở ra vào năm 2008 khi các nhà nghiên cứu học được cách tạo ra các tế bào tổ chức não - những cụm tế bào nhỏ được tạo ra từ tế bào gốc người tự tổ chức thành các cấu trúc giống não với các tế bào thần kinh hoạt động điện. Mặc dù không lớn hơn một hạt đậu, các tổ chức này hứa hẹn rất nhiều cho việc cải thiện hiểu biết của chúng ta về não: Chúng có thể mô phỏng các khía cạnh của sự phát triển và các căn bệnh mà trước đây được cho là không thể quan sát trong phòng thí nghiệm. Các nhà khoa học đã sử dụng tổ chức não để khám phá về tâm thần phân liệt, rối loạn phổ tự kỷ và tình trạng đầu nhỏ do virus Zika gây ra.
Tuy nghiên cứu về các cụm não nhân tạo cũng gặp phải những vấn đề đạo đức phức tạp. 'Để nó trở thành một mô hình tốt, bạn muốn nó càng gần gũi với con người càng tốt', Hank Greely, giáo sư luật tại Đại học Stanford chuyên về các vấn đề đạo đức và pháp lý trong ngành sinh học cho biết. 'Nhưng càng gần gũi với con người, bạn đang đối mặt với những câu hỏi đạo đức tương tự là lý do tại sao bạn không thể sử dụng con người sống'.
Trong tưởng tượng phổ biến, được kích thích bởi các mô tả cường điệu về các cụm não nhân tạo như 'não nhỏ', các câu hỏi thường tập trung vào việc liệu mô tế bào có thể trở nên tỉnh táo và trải qua sự tồn tại không tự nhiên của nó như một hình thức tra tấn. Các vấn đề ngay lập tức, thực tế gây phiền não cho các chuyên gia ít cảm động nhưng vẫn quan trọng. Cũng không giúp được gì khi nghiên cứu về cụm não nhân tạo rơi vào một khoảng trống lạ lùng giữa các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau, làm phức tạp việc giám sát đạo đức chính thức. Tuy nhiên, không ai muốn thấy tiềm năng của cụm não nhân tạo bị bỏ phí một cách dễ dàng.
Ví dụ, Donald O'Rourke, một nhà phẫu thuật thần kinh tại Trường Y khoa Perelman thuộc Đại học Pennsylvania đang sử dụng cụm não nhân tạo, bao gồm cả những cụm được ghép vào chuột để thử nghiệm các liệu pháp cho một loại ung thư não gây hại. Đạo đức trong nghiên cứu cụm não nhân tạo không làm phiền anh ta chút nào. 'Tôi đang đối mặt với một căn bệnh chết người trong 15 tháng', ông nói. 'Ở đây, chúng tôi đã phát triển một công cụ chẩn đoán tiên tiến để đánh giá trong thời gian thực những liệu pháp có thể hữu ích. Trong tâm trí tôi, điều này giải quyết vấn đề đạo đức'.
Vì vậy, khoa học về cụm não nhân tạo đang tiến lên. Và ngay cả khi cụm não nhân tạo còn xa lắm mới có thể cảm nhận được đau đớn hoặc trở nên tỉnh táo, Greely và những nhà đạo đức và sinh học khác nhấn mạnh rằng quan trọng là bắt đầu thảo luận về những khả năng đó ngay bây giờ để tránh xa chúng sau này. Vì mục tiêu đó, họ đang sử dụng một phương pháp cộng tác để kết hợp khoa học và đạo đức sớm. Là một bước đầu tiên, họ đang tiến hành các nghiên cứu để làm sáng tỏ những khác biệt giữa cụm não nhân tạo và não thật, và phát triển các tiêu chuẩn để so sánh chúng.
Vô ý thức nhưng Ngày càng Phức tạp
Hiện nay, có gần như một thỏa thuận phổ quát giữa những người quen thuộc với lĩnh vực rằng các cụm não nhân tạo ngày nay, và bất kỳ cụm nao nào có thể được trồng trong tương lai gần, sẽ không có ý thức. 'Chúng vẫn rất rất nguyên thủy và nguyên thô so với thậm chí cả não của chuột', Han-Chiao Isaac Chen, giáo sư phẫu thuật não học tại Trường Y khoa Perelman nói, 'chưa kể đến não của con người'.
Ngay cả cụm não nhân tạo hiện đại nhất cũng thiếu kích thước, cấu trúc và tính liên kết của não thật của con người. Chúng thiếu các loại tế bào quan trọng và thiếu các mạch máu cần thiết để duy trì sự cung cấp dưỡng chất và làm cho các mô của chúng khỏe mạnh. Chúng còn non nớt: Một kỹ thuật ước tính tuổi phát triển của chúng đã liên tục so sánh chúng với não của thai nhi giai đoạn thứ hai. Và có lẽ quan trọng nhất, chúng thiếu đầu vào giác quan. 'Chúng ta là ai chúng ta là vì trải nghiệm của chúng ta', Hongjun Song, một nhà não học tại Trường Y khoa Perelman nói. 'Cụm não nhân tạo trong bát thực sự không có sự kích thích để tạo hình mạch não một cách phát triển giống như một bộ não'.
Nói một cách ngắn gọn, cụm não nhân tạo không có ý thức. 'Điều đó mang lại cho chúng ta một biên an an toàn bây giờ, trong một số năm', John Aach, một nhà khoa học cấp cao tại Đại học Harvard và là đồng nghiệp của George Church, một nhà di truyền học và sinh học tổng hợp nổi tiếng sử dụng cụm não nhân tạo trong nghiên cứu của ông nói.
Nhưng tất cả trong lĩnh vực đều nhận ra rằng cụm não nhân tạo đang trở nên phức tạp và chân thực hơn. Insoo Hyun, một chuyên gia đạo đức sinh học tại Đại học Case Western Reserve, gần đây đã ghi nhận trong một bài tiểu luận trực tuyến rằng trong khoảng năm năm tới, các nhà nghiên cứu có thể sẽ cố gắng tạo ra cụm não nhân tạo có các mạng mạch máu chức năng và một hệ thống tế bào não đầy đủ; các cụm não nhân tạo cũng có thể được thiết kế để mô phỏng các khu vực não cụ thể, xử lý đầu vào dữ liệu thần kinh và tạo ra đầu ra điện. Hơn nữa, nhiều thí nghiệm mà các nhà nghiên cứu đang thực hiện hoặc mường tưởng với cụm não nhân tạo liên quan đến việc ghép chúng vào chuột hoặc động vật thí nghiệm khác, có hệ thống thần kinh hoạt động phát triển tốt mà cụm não nhân tạo có thể tích hợp với. Vì vậy, ngay cả khi cụm não nhân tạo không vượt qua ngưỡng ý thức hoặc bắt đầu trải qua đau đớn trong vài năm tới, người ta có lý do để lo ngại rằng chúng có thể một ngày nào đó.
Một Sách Luật Chưa Hoàn Hảo
Nghiên cứu về cụm não nhân tạo không phát triển trong một không gian quy định. Các khung pháp luật hiện có cho các loại nghiên cứu sinh học khác cũng cung cấp nhiều bảo vệ đạo đức cho cụm não nhân tạo.
Kể từ cụm não nhân tạo được trồng từ tế bào gốc đa phôi, chúng ít nhất cũng được bảo vệ trong cơ sở hạ tầng đạo đức hiện có quy định các thí nghiệm sử dụng chúng. Các quy tắc và hướng dẫn cụ thể quy định nơi mà các nhà khoa học có thể lấy các tế bào này và loại động vật thí nghiệm nào mà họ có thể ghép chúng vào. (Loài linh trưởng bị loại trừ.) Các ủy ban bao gồm các nhà khoa học cũng như những người không phải là nhà khoa học có chuyên môn về luật pháp, đạo đức và xã hội, giám sát cách sử dụng tế bào. Tương tự, khi cụm não nhân tạo được ghép vào động vật, chúng rơi vào phạm vi giám sát của các ủy ban phúc lợi động vật.
Tuy nhiên, tính đặc biệt của cụm não nhân tạo làm cho việc áp dụng một số hệ thống quy tắc cũ trở nên không chắc chắn—hoặc thậm chí là không nên.
Hãy xem “quy tắc 14 ngày,” một hướng dẫn giới hạn thời gian tế bào phôi người có thể được trồng trong vitro. Một số cấu trúc xuất hiện trong một phôi 14 ngày sau thụ tinh, tín hiệu rằng hệ thống thần kinh đã bắt đầu hình thành. Nhưng quy tắc 14 ngày không áp dụng cho cụm não nhân tạo vì không có phôi thật sự được liên quan. Cụm não nhân tạo đi theo một con đường hoàn toàn khác nhau để hình thành kiến trúc thần kinh. Hơn nữa, mục tiêu chính của việc sở hữu cụm não nhân tạo là tạo ra cấu trúc não, vì vậy tiêu chí để loại bỏ chúng là vô dụng. Và vì vậy, cụm não nhân tạo “có hương vị đặc biệt, khi bạn biết rằng bạn đang tiếp cận gần với cái gì đó trong quá khứ gây ra những tình huống đạo đức,” Aach nói.
Cụm não nhân tạo không rơi vào một hạng mục gọn gàng cho việc giám sát của ủy ban: Chúng không phải là nghiên cứu đối tượng con người duy nhất, hoặc nghiên cứu động vật, hoặc nghiên cứu tế bào gốc ex vivo. “Không có cấu trúc quy định cần thiết cho cụm não nhân tạo,” Greely nói. “Điều này không phải là điều tồi tệ lúc này. Nhưng đó là một khoảng trống có lẽ nên được điền vào, trong trường hợp cụm não nhân tạo phát triển theo một cách mà các lo ngại trở nên thực tế hơn.”
Đạo đức gia và các nhà khoa học đang cùng nhau làm việc để xác định liệu cụm não nhân tạo có xứng đáng với quy tắc riêng của chúng không. Các cuộc thảo luận đạo đức đang diễn ra với tốc độ nhanh, xa trước so với khoa học. Viện Sức khỏe Quốc gia đã tài trợ các cuộc họp và hội thảo, và có ý kiến về việc tạo ra một loại ủy ban giám sát khác. Các nhà khoa học đã liên hệ riêng tư với các nhà đạo đức để thảo luận về các chi tiết trong nghiên cứu của họ: Greely nhớ nhận được email từ các nhà thử nghiệm từ năm 2013 để mở đầu một cuộc đối thoại. Và Alysson Muotri, một nhà sinh học tại Đại học UC San Diego, đã tổ chức các hội nghị để kết nối các đạo đức gia cả với các nhà sinh học tế bào gốc và các nhà nghiên cứu về ý thức.
Ý tưởng Đạo Đức Hợp Tác
Đặc biệt quan trọng là Dự án Brainstorm, một chương trình hai năm được tài trợ bởi NIH và được cộng tác bởi Hyun và Jeantine Lunshof, một nhà đạo đức tại Harvard. Dự án cung cấp hỗ trợ cơ sở cho việc kết hợp các nhà đạo đức và các nhà khoa học trong các nhóm làm việc nhỏ—thay vì chờ họ tự nguyện—để họ có thể xác định các vấn đề đạo đức cần tập trung vào, và những lĩnh vực của nghiên cứu cụm não mà họ sẽ đề xuất cho ngân sách tài trợ của NIH trong tương lai.
Dự án Brainstorm mô phỏng một phần theo các thực hành hàng ngày của Lunshof: Từ năm 2006, cô đã làm việc với các nhóm nghiên cứu tại Viện Wyss của Harvard về Kỹ thuật được Truyền cảm Hứng Sinh Học, bao gồm cả phòng thí nghiệm của Church. (Cô có một văn phòng trên sàn làm việc của phòng thí nghiệm.) Cô cộng tác với các nhà sinh học trong công việc nghiên cứu của họ toàn thời gian, từ đầu đến cuối—tham dự các cuộc họp hàng tuần với nhà nghiên cứu, đọc kỹ các thiết kế thí nghiệm, quét các bài báo mới, và tham gia vào các cuộc trò chuyện sôi nổi về phương pháp và mục tiêu của các nghiên cứu đang diễn ra.
Đó là một con đường hai chiều, cô nói: Cô đặt ra câu hỏi và học về công việc họ đang làm, trong khi họ trở nên quen thuộc hơn với cách các nhà đạo đức suy nghĩ. Việc liên lạc thường xuyên khuyến khích họ tư vấn với cô khi họ nghĩ rằng họ đã bước vào, hoặc sắp bước vào, một vùng xám đạo đức. “Đó là một quá trình học liên tục,” Lunshof nói. “Và đó là một quá trình song phương.” Điều này, cô thêm, chính là nơi mà lĩnh vực nghiên cứu cụm não đang hướng đến—hướng tới điều cô gọi là “đạo đức hợp tác.”
Cô cẩn thận phân biệt vai trò của mình so với vai trò kiểm duyệt. “Tôi không phải là cảnh sát đạo đức,” cô nói. “Tôi không có bất kỳ vai trò giám sát chính thức nào. Đó cũng không phải là mục tiêu của tôi.” Thay vào đó, đạo đức hợp tác có “các nhà khoa học làm việc với chúng tôi, và chúng tôi làm việc với họ, để tìm ra tương lai có thể là gì, và họ cảm thấy cần gì.”
Tương tự, Dự án Brainstorm quyết định không phải là nỗ lực ngay lập tức để tạo ra một bộ nguyên tắc nghiên cứu về cụm não. “Bây giờ còn quá sớm cho điều đó,” Hyun nói. Hiện tại, “điều này không giống như bất kỳ ai chuẩn bị nói, ‘Đây là một đường kẻ không nên vượt qua.’” Mặc dù anh ấy muốn sử dụng cuộc thảo luận của họ để hướng dẫn chính sách trong tương lai, nhưng hiện tại đó là về “sự cần thiết của đạo đức và khoa học phát triển cùng nhau, không để đạo đức luôn luôn là phản ứng với khoa học, mà tham gia từ sớm để giúp định hình hướng đi của nghiên cứu một cách có trách nhiệm xã hội.”
Mặc dù sự xuất hiện của ý thức cụm não, trải nghiệm đau đớn, nhận biết bản thân và những đặc điểm lo ngại khác luôn xuất hiện trong các cuộc họp Dự án Brainstorm, nhưng đó không phải là trọng tâm của họ—những phát triển đó vẫn còn quá xa. Thay vào đó, Lunshof, Hyun và đồng nghiệp của họ muốn xác định những vấn đề đạo đức cấp bách hơn cần được xem xét. Thảo luận về ý thức là rất quan trọng, “nhưng chỉ tập trung vào vấn đề đó sẽ làm bạn sao lãng các vấn đề khác có thể cấp bách và quan trọng hơn và đầy bất ngờ,” Hyun nói. “Vì vậy, đó là điều chúng tôi đang nhìn vào lúc này.”
Đánh giá Tiêu Chuẩn Của Não
Đứng đầu trong danh sách của Hyun là xác nhận rằng khoa học đang ở đúng vị trí như nó nói. Nhiều câu hỏi có liên quan có thể không ngay lập tức dường như thuộc về lĩnh vực đạo đức. Nhưng xác định hiệu quả thực tế của những phương pháp này quan trọng với tư cách đạo đức của công việc vì nếu chúng vô dụng, thì mọi tổn thương chúng gây ra trở nên không chấp nhận được. Các cụm não có thực sự mô hình hóa những gì các nhà nghiên cứu tuyên bố không? Các ứng dụng phù hợp nhất cho các thực thể như vậy sau khi chúng được tạo ra là gì? Có phải việc dựa vào các phương pháp điều trị dựa trên các thí nghiệm thực hiện trong các hệ thống cụm não khác nhau, hoặc sử dụng cụm não để chẩn đoán một số điều kiện nào đó là đúng không?
Khi nghiên cứu tiến triển, việc xác định sự khác biệt giữa cụm não não và não thực sự là rất quan trọng, vượt ra khỏi những đặc điểm rõ ràng nhất, như kích thước và kết nối. “Chúng ta biết rằng các tế bào thần kinh này [cụm não] đang hoạt động. Chúng ta biết rằng những tế bào thần kinh này đã kết nối,” Bruna Paulsen, một học viên nghiên cứu sau đại học trong phòng thí nghiệm của nhà nghiên cứu cụm não nổi tiếng Paola Arlotta tại Harvard, nói. “Nhưng điều đó có ý nghĩa gì?”
“Thậm chí còn có những câu hỏi quan trọng về loại hoạt động điện cơ bản nào có ở đó,” Chen nói. Ví dụ, Muotri và một số đồng nghiệp gần đây đã gây ra sự xôn xao và một số lo ngại khi họ báo cáo vào mùa thu vừa qua rằng họ đã ghi lại các tín hiệu điện giống như sóng não của một em bé mới sinh trong một cụm não vỏ. Nhưng một số nhà khoa học đã tranh luận với diễn giải kết quả đó: Trong não người, họ lập luận, hoạt động điện tử đó phụ thuộc vào cấu trúc giải phẫu và loại tế bào mà cụm não không có. Trong tình trạng thiếu các đặc điểm đó, so sánh có thể là mơ hồ và có thể tạo ra lo ngại không cần thiết. (Muotri, về phần mình, coi những cuộc tranh luận này là tín hiệu cần phải thảo luận thêm và hợp tác với các chuyên gia về phát triển người, ý thức và các lĩnh vực khác mà các nhà nghiên cứu tế bào gốc có thể không quen thuộc.)
Cũng cần thảo luận về các câu hỏi liên quan đến việc giữ cụm não sống trong thời gian bao lâu, những thương lợi cần được đổi lấy giữa việc tạo ra một cụm não phức tạp và giữ nó đơn giản để quản lý, và cách nói về công việc một cách công khai. (Lunshof và Greely lưu ý rằng cách mô tả phổ biến về cụm não não như “cụm não nhỏ,” mặc dù trước đây đã được nhiều nhà khoa học chấp nhận, nhưng đã gây ra các tín hiệu báo động không cần thiết.)
Cách mà nhà nghiên cứu yêu cầu sự đồng ý trong các thí nghiệm cụm não đang được kiểm tra cẩn thận. Các nhà sinh học và nhà đạo đức đang tranh luận về việc liệu người tham gia nghiên cứu có nên được thông báo rằng tế bào da của họ có thể được biến đổi thành tế bào gốc đa năng và được sử dụng để tạo ra một cụm não - và nếu có, thì thông tin nào nên được tiết lộ. Dựa trên công việc gần đây của mình, Muotri đã sửa đổi mẫu đồng ý của mình để bao gồm một cuộc thảo luận về cụm não và khả năng tạo ra một số loại tín hiệu điện. “Đầu tiên, tôi có một gia đình đã quyết định không tham gia vào nghiên cứu vì điều đó,” ông nói. “Không phải ai cũng thoải mái trong việc quyên góp tế bào của họ nếu chúng ta đang điều này hướng.”
Đặt Nghi Vấn Về Những Tín Hiệu của Ý Thức
Tuy vậy, Muotri không đợi cụm não trở nên phức tạp hơn trước khi theo đuổi những câu hỏi nghiên cứu táo bạo. Công việc mà ông đang lên kế hoạch có thể giúp định vị về mặt sinh học và đạo đức cho việc nghiên cứu cụm não trong tương lai. Cụ thể, Muotri muốn theo dõi hoạt động điện của cụm não thông qua các thí nghiệm mới được thiết kế đặc biệt để tìm kiếm dấu vết của ý thức tiềm ẩn.
Đến nay, hầu hết các phương án được đề xuất cho các nghiên cứu như vậy đã là các phương pháp thử nghiệm tương đương với các bài kiểm tra được thực hiện trên bệnh nhân con người. Ví dụ, một số nhà khoa học đã đề xuất sử dụng một số thuật toán cụ thể để đánh giá sóng não của bệnh nhân hôn mê để tìm kiếm dấu hiệu của ý thức và điều chỉnh chúng để áp dụng cho việc nghiên cứu hoạt động của cụm não.
Tuy nhiên, không có sự đồng thuận về việc liệu những chiến lược đó có hiệu quả hay không, Chen nói. "Nói thật, còn chẳng có nhiều ý tưởng về cách thức thực hiện điều này" - đặc biệt là với số lượng hoạt động rất nhỏ xảy ra trong cụm não. Hơn nữa, vì các phép đo như vậy chưa bao giờ được xác minh đối với tế bào trong đĩa Petri hoặc đối với động vật, không có cách nào để so sánh tính hiệu quả của chúng.
Tuy vậy, theo Chen, tập trung nghiên cứu về cụm não dần chuyển từ cấu trúc tế bào của chúng, biểu hiện gen và các giao thức được sử dụng để tạo ra chúng, hướng tới việc hiểu về hoạt động điện của chúng. "Điều duy nhất mà chúng ta có ngay bây giờ là đo hoạt động điện của những cụm não này và xem chúng có gì," ông nói. "Tôi nghĩ rằng trong năm năm tới, chúng ta sẽ thấy nhiều bài báo tập trung vào việc mô tả hoạt động điện đặc thù của chúng."
Muotri dự định sẽ là một trong những người đóng góp chủ yếu cho nghiên cứu đó. Một thí nghiệm mà ông muốn thực hiện sẽ liên quan đến việc tiêm một loại thuốc mê cho một cụm não và kiểm tra phản ứng của nó: Nếu một số tín hiệu điện biến mất khỏi các ghi âm trong thời gian dưới tác dụng của thuốc mê nhưng lại xuất hiện sau đó, những hậu quả có thể rất thú vị (mặc dù Muotri cẩn trọng lưu ý rằng điều này chưa chắc là bằng chứng mạnh về ý thức, mà chỉ là bước đầu tiên). Ông cũng hy vọng sẽ bắt đầu cung cấp thêm thông tin giác quan cho các cụm não bằng cách tạo ra các tế bào thần kinh mang các receptor đau và kiểm tra xem những tế bào này có phản ứng với kích thích hay không. "Chúng tôi chưa chắc 100% rằng đây là cách tiếp cận đúng," ông nói. Nhưng nó "có thể đề xuất điều gì đó" hoặc chỉ định họ điều gì đó hữu ích.
Tìm ra ranh giới giữa đạo đức và những điều không chấp nhận được trên một con đường như vậy, hoặc thực sự bất kỳ câu trả lời cụ thể hoặc một bộ nguyên tắc rõ ràng nào, "khó hơn nhiều so với những gì có vẻ như", Lunshof nói. "Bạn càng tham gia vào nghiên cứu này, bạn càng không chắc chắn về những câu trả lời mà bạn có thể đưa ra." Nhưng cô ấy hy vọng vào tương lai của sự hợp tác giữa nhà khoa học và nhà đạo đức. "Bây giờ, tôi đã dành 15 năm để đưa điều này vào thực hành," cô nói. "Và đúng vậy, nó hoạt động."
Truyện gốc được tái bản với sự cho phép từ Tạp chí Quanta, một xuất bản độc lập về mặt biên tập thuộc Quỹ Simons với nhiệm vụ nâng cao sự hiểu biết của công chúng về khoa học thông qua việc đưa tin về các phát triển nghiên cứu và xu hướng trong toán học cũng như các ngành khoa học tự nhiên và đời sống.
Những bài viết tuyệt vời khác từ Mytour
- Chris Evans đến Washington
- Điều gì mà Atlanta có thể dạy cho ngành công nghệ về việc nuôi dưỡng tài năng da màu
- Màn hình của tương lai có thể nằm trong ống kính của bạn
- Các nhà khoa học đấu tranh chống lại các hợp chất 'vĩnh viễn' độc hại
- Tất cả các cách mà Facebook theo dõi bạn - và cách hạn chế nó
- 👁 Lịch sử bí mật của công nghệ nhận diện khuôn mặt. Cùng tin tức mới nhất về trí tuệ nhân tạo
- 🏃🏽♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để khỏe mạnh? Kiểm tra bộ lựa chọn của đội ngũ Gear chúng tôi cho các thiết bị theo dõi sức khỏe tốt nhất, thiết bị chạy bộ (bao gồm giày và tất), và tai nghe tốt nhất
