System nazwany DishBrain to – jak sama nazwa wskazuje – model mózgu w naczyniu hodowlanym. Składa się z ok. 800 000 ludzkich i mysich neuronów z podłączonymi mikroelektrodami, które mogą odczytywać ich aktywność i stymulować sygnałami elektrycznymi. Do tej pory wykorzystywano je jako platformy testowe dla leków, ale teraz po raz pierwszy nauczono wykonywać konkretne zadanie. Szczegóły opisano w czasopiśmie Neuron.
Odkrycia otwierają drogę naukowcom do eksperymentowania na żywym modelu mózgu, a nie na modelu zaprojektowanym zgodnie z tym, jak informatycy myślą, że mózg działa.dr Brett Kagan
Jak neurony grają w Ponga?
Naukowcy z Monash University umieścił neurony w wirtualnym środowisku gry Pong, w którym same komórki działały jak paletka i musiały odbijać “piłkę” w czasie. Elektrody znajdujące się po obu stronach DishBrain zapalały się, aby wskazać jej położenie w danym momencie, natomiast częstotliwość sygnałów zwiększała się lub zmniejszała, aby wskazać odległość piłki od paletki. Neurony musiały wysyłać swoje sygnały dookoła, aby poruszyć wirtualną paletką i uderzyć piłkę.
Ta nowa zdolność do nauczenia kultur komórkowych wykonywania zadania, w którym wykazują się zdolnością odczuwania – poprzez kontrolowanie paletki w celu zwrócenia piłki – otwiera nowe możliwości odkryć, które będą miały daleko idące konsekwencje dla technologii, zdrowia i społeczeństwa.dr Adeel Razi
Nauczenie neuronów grać w Ponga było niezwykle trudne. System kar i nagród jest zazwyczaj kluczowy, jeśli chcemy wytrenować organizm do wykonania konkretnego zadania – nie działa to jednak na kultury komórkowe, ponieważ nie mają one systemu dopaminowego. Zamiast tego wykorzystano tzw. zasadę wolnej energii.
Mówi ona, że komórki zawsze będą starały się zminimalizować nieprzewidywalność w swoim środowisku. Jeśli neuronom nie udało się trafić paletką w piłkę, system dostarczał nieprzewidywalny bodziec przez cztery sekundy, ale za każde udane uderzenie otrzymywały krótki, przewidywalny sygnał, zanim gra toczyła się dalej, również w przewidywalny sposób. Dzięki temu, DishBrain nauczył się grać w Ponga w ciągu pięciu minut.
Czytaj też: 70 bilionów klatek na sekundę. Tyle potrzeba, by zobaczyć impulsy wysyłane przez neurony
Eksperyment może brzmieć nieco upiornie i wątpliwie etycznie, ale naukowcy przekonują, że aktywność neuronów nie jest rodzajem inteligencji, o który powinniśmy się martwić.
Badania mogą pomóc poprawić nasze rozumienie ludzkiego mózgu, wykorzystując modele dokładniejsze od symulacji komputerowych. Kolejnym etapem będzie podanie DishBrain narkotyków i alkoholu, a także obserwacja, jak używki wpływają na funkcjonowanie neuronów.
