脑类器官计算机的伦理问题挑战

研究人员正在制造运行在脑类器官上的计算机——但却忽视了一个重大的伦理问题

为生物医学研究提供组织样本的人可能根本不知道他们的细胞被用于生物计算机。

实验室培育的脑类器官未来有望应用于生物计算领域。

人们常常将大脑的运作方式比作计算机。部分研究人员正把这一类比推向极致，尝试搭建搭载实验室培养脑细胞的计算机。他们希望借此突破当下人工智能所依赖的硅基计算硬件存在的物理局限1⁻2。

这项技术前景广阔。脑组织在同一基质内同时实现记忆与运算，所需组件少于传统计算机。基于神经元与突触构建的神经网络理论，启发了各类人工智能算法。大脑的能耗远低于人工智能设备3，并且无需庞大的冷却系统。

这类生物计算技术面临独特的伦理难题。学界围绕实验室培育脑组织的使用伦理、以及是否有可能产生意识等议题争论不休⁴。然而迄今为止，有一个核心问题始终缺席相关讨论：将人类神经组织用于生物计算，尚未获得捐献者明确的知情同意。

生物计算相关研究依赖细胞自愿捐献，捐献者大多是接受临床诊疗的人群，出于利他意愿捐赠细胞，用于生物医学与基础生物学研究。但知情同意文书并不会询问捐献者，他们是否愿意自身细胞在未来用于哪一类研究；更关键的是，文书不会列明所有捐献者可能不愿接受的用途。捐献者原本希望助力癌症疗法研发，或许根本想不到，自己的组织样本可能被用来制造具备商业化潜力的生物计算机。

针对使用实验室培育脑组织开展生物计算的研究，我们需要一套更加清晰、细化的捐献知情同意方案。本文观点认为，研究者应当避免使用仅获得**生物医学研究用途授权**的细胞系。必须建立相应机制：要么事后重新获取捐献者知情同意；若无法再次征得同意（重征求同意），则需要对研究项目开展独立伦理审查。

利用脑细胞实现计算

基于脑组织的生物计算主要采用人类皮质神经元。相较于啮齿类或其他灵长类动物神经元，人类皮质神经元体积更大，能够形成更加复杂的神经环路。正是这些特征，赋予人类大脑强大的信息处理能力⁵⁻⁶，无论是人脸识别，还是抽象推理，都依托于此。

生物计算机依托**多能干细胞**构建。这类干细胞具备分化为人体绝大多数细胞类型的潜能。干细胞来源分为两类：一是体外受精后剩余的捐赠胚胎；二是志愿者（包括接受治疗的患者）捐献、经过基因改造的成体细胞。

在实验室环境下，可以诱导多能干细胞发育为**脑类器官**——小型三维细胞团，能够模拟大脑不同区域的结构、功能与组织形态。研究人员通过神经刺激对信息进行编码，形成“计算输入信号”，由类器官内部神经元完成处理，最终产生神经输出信号，并借助微电子阵列系统完成记录（详见“基于脑组织的生物计算”示意图）。现有研究已经证实，这套系统能够完成部分基础计算流程，而这类流程正是硬件人工智能模型实现模式识别与预测的基础⁷。

> 示意图说明：类器官生物计算系统横截面与设备原理图。发育中的神经网络位于支持性神经组织上方，电极负责刺激类器官，并记录其神经活动。

亟需建立伦理解决方案

一旦建系成功，多能干细胞系可以无限传代培养，支撑各类实验。但时隔多年，尤其是捐献者已经离世、科研方向持续迭代之后，很难判断捐献者是否会认可其细胞当下所开展的实验。

自愿捐献组织用于生物医学研究的受试者，一般仅针对特定研究项目签署知情同意。同时研究者可能会询问捐献者，是否同意剩余生物样本由其他科研人员保存，并用于未来生物医学研究。同意这一条款的捐献者，签署的是**广义知情同意（开放知情同意）**，捐献者会被告知，难以预判后续科研人员会如何使用样本。例如绝大多数捐献者并不知道，自身细胞可能被用来构建干细胞系，供全球大量科研人员长期使用。但捐献者会得到承诺：所有使用方案都将经过伦理监管委员会审查，确保研究具备科学价值。

通常，捐献样本会存入生物样本库，样本库依据严格的数据保护政策分发给研究人员。捐献者相信科研人员会遵守相关规范、保护个人隐私，妥善、审慎地处理样本。

部分研究者与伦理学家或许会轻视本文提出的伦理顾虑，他们认为，用于生物计算的细胞系理应来自签署广义知情同意的捐献者⁸。这类观点提出，广义知情同意可以平衡捐献者自主意愿与科研灵活性。科学发展充满不确定性，无法预先针对所有潜在的未来用途逐一取得许可。

但如果随意使用广义知情同意，有可能引发伤害。上世纪90年代，美国亚利桑那州哈瓦苏派部落约100名居民捐献血液样本，用于研究该部落高发的糖尿病，当时他们签署了广义知情同意。二十年后，41名捐献者及其家属提起诉讼：他们发现自身血液样本还被用于精神疾病、族群溯源相关研究，这类研究可能给部落带来污名与伤害。部落民众从未预料样本会被用于此类方向，认为自身文化自主权遭到侵犯。

当捐献材料用于利他性生物医学相关研究时，“广义知情同意能够保障细胞使用合乎伦理”这一说法尚有一定合理性。但一名捐献组织用于医学研究的人，完全不会预料到自己的细胞会被应用于工程、计算机科学领域。

已有部分捐献者明确表示，不希望自身样本用于商业化研究⁹。此外，一项泛欧洲研究显示，许多民众认为类器官是一种特殊存在：既不属于完整生命体，也不只是普通物品，介于二者之间。相较于其他类器官，脑类器官相关研究更容易引发民众敏感情绪1⁰。

相关研究也表明，部分捐献者希望知晓利用自身细胞培育脑类器官开展研究的具体目的11⁻12；还有捐献者提出，如果不认同后续利用自身样本开展的研究，应当拥有撤回同意的权利11。

基于脑组织的生物计算机必须接受严格伦理监管，因为上述捐献者担忧的情形很可能成为现实。生物计算机很快或将用于和生物医学无关的商业任务，例如语音识别、人脸识别。广义知情同意模式，无法满足这类场景下的伦理要求。

本文提出以下改进方案，保障实验室脑组织生物计算研究规范开展。这些建议同样可拓展至其他新兴领域，例如生物混合机器人技术——利用人体细胞开展环境监测等工程应用13。

完善知情同意的实施路径

生物计算研究应当接受独立伦理审查委员会监管，委员会需要同时评估技术带来的伦理风险，以及人类细胞系用于计算领域的合理性。现有的干细胞研究伦理委员会，大多不审查计算机学院、机械工程学院开展的非生物医学研究，通常也不具备监管生物计算伦理所需的跨学科技术能力。

各研究机构可根据需要新建专门审查委员会；也可以改造现有干细胞伦理委员会，引入神经科学、计算机工程领域学者共同参与。

审查委员会应当要求研究者严格依照优先级，选择以下三种方案之一推进研究：建立全新细胞系；向现有捐献者重新获取知情同意；对研究方案开展独立伦理审查。

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