Sel Otak yang Ditumbuhkan di Lab Kini Bisa Menjalankan Komputer Sungguhan — Ini Penjelasannya

Ada sesuatu yang diam-diam namun sangat besar sedang terjadi di laboratorium-laboratorium di seluruh dunia, dan sebagian besar orang tidak tahu bahwa ini nyata. Para ilmuwan bukan hanya mempelajari otak manusia lagi. Mereka menumbuhkan potongan kecil jaringan otak di dalam cawan laboratorium dan menghubungkannya ke komputer. Bukan mensimulasikan aktivitas saraf dalam perangkat lunak. Bukan memodelkannya dengan algoritma. Tapi benar-benar menggunakan jaringan otak manusia yang hidup untuk melakukan komputasi.

Jika kalimat itu membuat kamu berhenti sejenak dan membacanya ulang, bagus. Karena bidang ini — yang disebut biocomputer organoid otak — bukan lagi konsep teoretis. Teknologi ini sudah bersifat komersial, bisa diakses melalui cloud, dan berkembang dengan kecepatan yang membuat para peneliti maupun etikawan menaruh perhatian serius.

Jalan menuju titik ini dimulai bertahun-tahun lalu dengan pertanyaan yang tampaknya sederhana: jika chip silikon meniru cara kerja otak, mengapa tidak langsung menggunakan otak itu sendiri? Silikon sedang mendekati batas fisiknya, dan melatih sistem kecerdasan buatan masa kini mengonsumsi listrik dalam jumlah yang membuat para pakar energi benar-benar khawatir. Sementara itu, otak manusia hanya membutuhkan sekitar 20 watt — lebih hemat dari lampu bohlam redup — namun jauh melampaui kemampuan sistem AI mana pun dalam hal belajar, adaptasi, dan pengenalan pola. Kesenjangan itulah yang mendorong sebagian ilmu pengetahuan paling tidak biasa yang sedang dilakukan saat ini.

Apa Itu Organoid Otak — Penjelasan untuk Semua Orang

Sebelum masuk ke pembahasan komputernya, ada baiknya kita pahami dulu apa itu bahan dasarnya. Bayangkan kamu bisa mengambil sel dari tubuh manusia — misalnya sel kulit — lalu “mengatur ulang” sel tersebut sehingga bisa berubah menjadi sel otak. Itulah yang dilakukan para ilmuwan menggunakan sesuatu yang disebut induced pluripotent stem cells atau iPSC. Dari sel-sel ini, mereka menumbuhkan neuron, yaitu sel saraf, yang kemudian secara alami membentuk gumpalan tiga dimensi yang menyerupai jaringan otak manusia tahap awal.

Gumpalan kecil ini disebut organoid otak. Ukurannya biasanya sekecil kacang polong atau bahkan lebih kecil. Meskipun jauh dari kompleksitas otak dewasa yang utuh, organoid ini bisa mengembangkan sirkuit saraf dasar dan menunjukkan aktivitas listrik spontan. Artinya, jaringan ini melakukan apa yang biasa dilakukan neuron: berkomunikasi satu sama lain.

Yang membuat organoid ini berguna untuk komputasi adalah hal yang sama yang membuat otak berguna untuk berpikir. Neuron mencari pola. Mereka membentuk koneksi, memperkuat yang berhasil, dan memangkas yang tidak. Kamu bisa menciptakan lingkungan virtual bagi mereka, lengkap dengan kemampuan untuk merespons rangsangan dan merasakan hasilnya, hanya menggunakan stimulasi listrik. Ini adalah konsep yang luar biasa: sel-sel hidup yang belajar layaknya otak sungguhan.

Bagaimana Biocomputer Organoid Otak Dibuat

Untuk mengubah organoid menjadi perangkat komputasi, para peneliti menempatkannya di atas multi-electrode array atau MEA — semacam papan kecil yang dipenuhi elektroda. Dalam pendekatan Brainoware, komputasi dilakukan dengan mengirim dan menerima informasi dari organoid otak menggunakan array multi-elektroda kepadatan tinggi. Elektroda dua arah bisa mengirim pulsa listrik ke dalam organoid dan sekaligus mengukur respons yang keluar darinya.

Elektroda inilah yang menjadi antarmuka. Informasi masuk sebagai pulsa listrik, neuron merespons dengan menembakkan sinyal dan menyesuaikan koneksinya, lalu outputnya dibaca kembali sebagai data listrik. Brett Kagan adalah Chief Scientific Officer di Cortical Labs, perusahaan yang membangun komputer biologis komersial pertama di dunia yang menggabungkan neuron yang dikultur dari sel punca manusia dengan silikon keras. Seperti yang dijelaskan Kagan kepada Infinite Frontiers, “Menggunakan metode biologis sintetis, kami dapat menghasilkan neuron dalam skala besar dan berinteraksi dengan mereka melalui listrik, yang merupakan bahasa bersama otak dan silikon.”

Melatih organoid untuk menghasilkan respons yang berguna adalah bagian yang benar-benar kreatif. FinalSpark adalah perusahaan yang didirikan bersama oleh insinyur perangkat lunak Dr. Fred Jordan, di mana para peneliti menciptakan apa yang mereka sebut “wetware” — jenis komputer baru yang terbuat dari neuron hidup. Dalam wawancara dengan Techopedia, Dr. Jordan menjelaskan metode reward dopamin mereka: “Kami melepaskan dopamin tepat pada waktu yang tepat langsung ke organoid otak menggunakan proses yang disebut uncaging. Kami mengenkapsulasi dopamin dalam sangkar molekuler, yang awalnya tidak terlihat oleh organoid. Ketika kami ingin ‘memberi hadiah’ kepada organoid, kami memaparkannya pada frekuensi cahaya tertentu. Cahaya ini membuka sangkar, melepaskan dopamin dan memberikan stimulus yang dimaksudkan ke organoid.” Organoid tersebut hidup dalam inkubator mikrofluida yang dijaga pada suhu 37 derajat Celsius — pada dasarnya suhu tubuh manusia. Ini adalah bentuk pembelajaran penguatan, prinsip dasar yang sama yang digunakan dalam pelatihan AI, kecuali diterapkan pada sel hidup, bukan perangkat lunak.

Perusahaan-Perusahaan yang Membawa Teknologi Ini ke Pasar

Dua organisasi telah memindahkan biocomputer organoid otak dari fase penelitian ke produk komersial, dan pendekatan mereka berbeda dengan cara yang menarik untuk dicermati.

Cortical Labs mulai menjual unit bioprosesing seharga $35.000 per unit, dengan unit yang menampung semua sistem pendukung — mulai dari filtrasi limbah hingga kontrol suhu — yang diperlukan untuk menjaga sel-sel otak manusia tetap hidup hingga enam bulan. Sistem CL1 berukuran sebesar kotak sepatu ini digambarkan sebagai komputer biologis pertama di dunia yang dapat di-deploy dengan kode dan bisa digunakan untuk pemodelan penyakit serta penemuan obat. Sekitar 200.000 neuron manusia hidup di atas microchip memberi daya pada perangkat tersebut. Di dalam CL1, kaldu kaya nutrisi memberi makan neuron manusia, yang tumbuh di atas chip silikon. Chip tersebut mengirimkan impuls listrik ke dan dari neuron untuk melatih mereka menunjukkan perilaku yang diinginkan.

Cortical Labs menawarkan tiga jalur akses. Ilmuwan bisa membeli perangkat keras CL1 dan melakukan segalanya sendiri. Mereka bisa mengaksesnya melalui cloud dan berinteraksi dengan sel-sel dari jarak jauh. Atau Cortical Labs akan menjalankan seluruh eksperimen untuk mereka.

Demonstrasi awal mereka sengaja dibuat untuk menarik perhatian. Cortical Labs membuat berita pada 2022 ketika para ilmuwannya melatih salah satu organoid otak ini untuk memainkan Pong, dengan mengkodekan variabel permainan — seperti posisi bola dan dayung — sebagai pola sinyal listrik. Baru-baru ini, seorang mahasiswa pascasarjana menggunakan platform perangkat keras CL1 perusahaan tersebut dan dalam waktu sekitar seminggu, berhasil menjalankan game Doom di dalamnya. Ini bukan klaim tentang kesadaran atau kecerdasan setingkat manusia. Ini adalah bukti konsep yang menunjukkan bahwa neuron hidup dapat merespons input terstruktur dan menghasilkan output yang konsisten dan adaptif.

Perusahaan Swiss FinalSpark mengambil pendekatan berbeda dengan membangun platform cloud bersama alih-alih produk mandiri. FinalSpark menjadi, pada tahun 2023, laboratorium biokomputasi pertama yang menawarkan akses jarak jauh ke perangkat kerasnya, dengan sembilan universitas menerima akun gratis. Antarmuka mereka, yang disebut Neuroplatform, memungkinkan peneliti menulis kode Python dan menggunakan API untuk menstimulasi neuron dan mendengarkan mereka. Neuroplatform terdiri dari 16 organoid otak yang disusun dalam empat multi-electrode array, dengan setiap organoid mengandung sekitar 10.000 neuron, menghasilkan sekitar 160.000 neuron di seluruh sistem. Bagi siapa pun yang penasaran tentang dunia komputasi biologis yang lebih luas, artikel tentang neuron manusia hidup yang memberi daya komputer menawarkan konteks yang berguna tentang seperti apa sistem ini dalam praktiknya.

Argumen Energi untuk Komputer Hidup

Argumen praktis untuk biokomputasi bermuara pada energi, dan angka-angkanya sangat mengejutkan. Jaringan biologis lebih baik dalam menangani data yang kacau dan penuh noise, dan analisis jaringan saraf biologis menunjukkan bahwa otak biologis hanya membutuhkan sekitar 30 watt — lebih sedikit dari beberapa bohlam lampu — sementara melatih model AI mutakhir membutuhkan energi yang jauh lebih besar dengan selisih yang sangat signifikan.

Kontras ini penting karena permintaan energi AI tidak melambat. Melatih model-model terbesar saat ini mengonsumsi listrik setara dengan seluruh kota kecil. Sebuah rak unit CL1 mengonsumsi 850 hingga 1.000 watt, yang jauh lebih rendah dibandingkan puluhan kilowatt yang dibutuhkan oleh pengaturan pusat data yang menjalankan beban kerja AI.

Apakah biokomputasi bisa berkembang ke titik di mana ia benar-benar membuat perbedaan nyata dalam masalah energi tersebut masih menjadi pertanyaan terbuka. Tapi argumen arahnya masuk akal. Biologi menemukan komputasi efisien miliaran tahun sebelum silikon melakukannya, dan ini adalah fakta yang tidak bisa diabaikan begitu saja.

Apa yang Sudah Bisa Dilakukan Organoid

Di luar Pong dan Doom, para peneliti telah menguji biocomputer organoid dengan tes ilmiah yang lebih ketat. Seperti yang dirinci dalam studi yang diterbitkan di Nature Electronics, sebuah tim di Indiana University berhasil menumbuhkan organoid otak berukuran nanoscale di cawan Petri menggunakan sel punca manusia. Setelah menghubungkan organoid ke chip silikon, biocomputer baru yang dijuluki Brainoware ini dengan cepat dilatih untuk secara akurat mengenali pola bicara, serta melakukan prediksi matematika kompleks tertentu. Untuk menguji kemampuan Brainoware, tim tersebut mengonversi 240 klip audio dari penutur Jepang dewasa berjenis kelamin laki-laki menjadi sinyal listrik dan mengirimkannya ke chip organoid. Dalam dua hari, sistem jaringan saraf ini bisa secara akurat membedakan antara delapan pembicara sebesar 78% dari waktu hanya menggunakan satu suara vokal tunggal. Ini adalah hasil yang luar biasa untuk sebuah gumpalan jaringan otak seukuran kacang polong.

Pendekatan yang sama — menghubungkan organoid ke array elektroda dan memberikan pelatihan terstruktur — sedang dieksplorasi untuk pengujian obat. CL1 digambarkan memungkinkan laboratorium medis dan penelitian untuk menguji bagaimana neuron nyata memproses informasi, menawarkan apa yang disebut perusahaan sebagai alternatif yang lebih etis dibandingkan pengujian pada hewan sambil memberikan data manusia yang lebih relevan.

Di sisi regulasi, pada 10 April 2025, FDA mengumumkan bahwa mereka akan mulai menghapus secara bertahap persyaratan pengujian hewan yang wajib untuk aplikasi obat baru tertentu, dimulai dengan terapi antibodi monoklonal, mendorong pengembang untuk menggunakan metode “relevan dengan manusia” termasuk model berbasis AI, organoid, dan sistem organ-on-a-chip untuk menilai keamanan dan kemanjuran produk mereka. Pergeseran institusional ini bisa secara bermakna mempercepat permintaan untuk teknologi berbasis organoid di tahun-tahun mendatang.

Keterbatasan yang Jujur Harus Diakui

Biocomputer berbasis sel otak manusia dapat melakukan tugas sed