{"id":1232,"date":"2024-01-19T19:29:17","date_gmt":"2024-01-19T16:29:17","guid":{"rendered":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/?p=1232"},"modified":"2025-11-20T13:39:49","modified_gmt":"2025-11-20T10:39:49","slug":"wissenschaftler-haben-aus-menschlichen-stammzellen-einen-mini-biocomputer-gezuechtet-brainoware","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/2024\/01\/19\/wissenschaftler-haben-aus-menschlichen-stammzellen-einen-mini-biocomputer-gezuechtet-brainoware\/","title":{"rendered":"Wissenschaftler haben aus menschlichen Stammzellen einen Mini-Biocomputer gez\u00fcchtet \u2013 Brainoware"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify;\">Bioingenieure der Indiana University in den USA haben im Labor gez\u00fcchtetes menschliches Gehirngewebe mit Mikroelektroden kombiniert. Die Wissenschaftler nannten ihre Kreation Brainoware. Der Biocomputer befindet sich noch in einem fr\u00fchen Entwicklungsstadium, kann aber bereits komplexe Aufgaben wie die Spracherkennung \u00fcbernehmen. Der leitende Forscher Dr. Feng Guo hofft, dass seine Software, die leichter als \u00fcblich ist, dazu beitragen wird, die Technologie der k\u00fcnstlichen Intelligenz voranzutreiben. Dies k\u00f6nnte auch bedeuten, dass KI-Hardware viel weniger Strom verbraucht als der alleinige Einsatz von Siliziumchips.<\/p>\n<p><!--more--><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Die Wissenschaftler sagten, ihr Brainoware-System verwende \u201eOrganoide\u201c \u2013 k\u00fcnstlich gewachsene B\u00fcndel aus Gewebe und Stammzellen, die einem Organ \u00e4hneln. Dr. Guo sagte, die Organoide seines Teams seien wie Minigehirne. Sie transformierten und entwickelten Neuronen, die denen im menschlichen Gehirn \u00e4hneln.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Die Forscher sagen, ihr n\u00e4chster Schritt werde darin bestehen, zu untersuchen, wie Brainoware an die Ausf\u00fchrung \u00fcbergeordneter Aufgaben angepasst werden kann. Diese Technologie k\u00f6nnte eines Tages dazu genutzt werden, verbesserte Gehirnmodelle zu erstellen und die neurowissenschaftliche Forschung oder Behandlungen f\u00fcr neurologische Erkrankungen voranzutreiben. Eine der gr\u00f6\u00dften Herausforderungen f\u00fcr Forscher besteht derzeit darin, eine L\u00f6sung zu finden, wie das entstandene Gewebe am Leben erhalten werden kann.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Das Team schloss Computerger\u00e4te an, um elektrische Reize an das Organoid zu senden und die neuronale Aktivit\u00e4t abzulesen, die es als Reaktion darauf erzeugte. Das System erkannte japanische Vokale und sagte eine mathematische Karte voraus. In einem Sprachtest beauftragten Wissenschaftler Brainoware, zwischen acht verschiedenen M\u00e4nnern zu unterscheiden, die Japanisch sprechen. In einem Mathematiktest versuchten die Forscher, das System dazu zu bringen, eine Oenon-Karte vorherzusagen, die chaotische Aktivit\u00e4t darstellt. Hier war Brainoware etwas weniger genau als siliziumbasierte neuronale Netze, aber seine Trainingszeit war um mehr als 90 Prozent schneller.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><div class=\"tds-message-box box-note \">Wissenschaftler r\u00e4umen ein, dass biologische Allzweckcomputer m\u00f6glicherweise noch Jahrzehnte entfernt sind, aber die Experimente von Brainoware verdeutlichen das Potenzial des Fachgebiets. \u201eDa die Komplexit\u00e4t dieser organoiden Systeme zunimmt, ist es f\u00fcr die Gesellschaft von entscheidender Bedeutung, die vielen neuroethischen Probleme zu untersuchen, die mit Biocomputersystemen verbunden sind, an denen menschliches Nervengewebe beteiligt ist\u201c, f\u00fcgten die Forscher hinzu.<\/div>\n<p style=\"text-align: justify;\">Es wurde vorgeschlagen, fr\u00fche Biocomputer auf der Grundlage von DNA und Bakterien zu entwickeln. Beispielsweise gelang es Shapiro im Jahr 2001, das Modell in einem echten Biocomputer zu implementieren, der aus DNA, RNA-Molek\u00fclen und speziellen Enzymen bestand. Enzymmolek\u00fcle fungierten als Hardware und DNA-Molek\u00fcle als Software. Gleichzeitig wurden etwa eine Billion elementarer Rechenmodule in einem Reagenzglas untergebracht.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Dadurch konnte die Berechnungsgeschwindigkeit eine Milliarde Operationen pro Sekunde erreichen und die Genauigkeit betrug 99,8 %. Dieser Biocomputer kann nur zur L\u00f6sung der einfachsten Probleme verwendet werden und gibt nur zwei Arten von Antworten: \u201ewahr\u201c oder \u201efalsch\u201c. In den durchgef\u00fchrten Experimenten l\u00f6sten alle DNA-Molek\u00fcle in einem Zyklus parallel ein einziges Problem. Allerdings k\u00f6nnen sie m\u00f6glicherweise gleichzeitig an verschiedenen Aufgaben arbeiten, w\u00e4hrend herk\u00f6mmliche PCs im Wesentlichen nur Einzelaufgaben ausf\u00fchren.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Im Jahr 2001 schufen amerikanische Wissenschaftler transgene Mikroorganismen (also Mikroorganismen mit k\u00fcnstlich ver\u00e4nderten Genen), deren Zellen logische Operationen UND und ODER ausf\u00fchren k\u00f6nnen. Spezialisten des Oak Ridge Laboratory, Tennessee, nutzten die F\u00e4higkeit von Genen, ein bestimmtes Protein unter dem Einfluss einer bestimmten Gruppe chemischer Reize zu synthetisieren. Wissenschaftler haben den genetischen Code des Bakteriums Pseudomonas putida so ver\u00e4ndert, dass seine Zellen die F\u00e4higkeit erhalten, einfache logische Operationen durchzuf\u00fchren. Beispielsweise werden bei der UND-Verkn\u00fcpfung der Zelle zwei Substanzen (im Wesentlichen Eingabeoperanden) zugef\u00fchrt, unter deren Einfluss das Gen ein bestimmtes Protein produziert.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Computerger\u00e4ten weisen Biocomputer eine Reihe einzigartiger Merkmale auf: Sie verwenden tern\u00e4ren statt bin\u00e4ren Code (da die Informationen in ihnen durch Nukleotidtripletts codiert werden), DNA-basierte Computerger\u00e4te speichern Daten mit einer Billionenfach h\u00f6heren Dichte als DNA-Computer haben im Vergleich zu optischen Datentr\u00e4gern einen au\u00dfergew\u00f6hnlich geringen Stromverbrauch.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-1083\" src=\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/brain2001241.jpg\" alt=\"\" width=\"672\" height=\"504\" \/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Bioingenieure der Indiana University in den USA haben im Labor gez\u00fcchtetes menschliches Gehirngewebe mit Mikroelektroden kombiniert. 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