Oamenii de știință australieni au demonstrat că grupurile de neuroni dintr-un vas de laborator pot fi învățate să joace Pong într-o formă apropiată de conștiință. Aceasta este prima dată când aceste celule au demonstrat capacitatea de a îndeplini sarcini orientate spre un scop și deschide calea pentru noi înțelegeri ale creierului.
Sistemul, pe care echipa îl numește “DishBrain”, este mai mult sau mai puțin exact ceea ce pare – 800.000 de neuroni umani și de șoarece crescuți în cultură și montați pe rețele de microelectrozi care le pot citi activitatea și îi pot stimula cu semnale electrice. În lucrările anterioare, aceste tipuri de configurații au fost folosite pentru a studia dezvoltarea și bolile neurologice, dar aceasta este prima dată când aceste creiere cultivate în laborator au fost învățate să îndeplinească o sarcină specifică.
Echipa a plasat efectiv celulele cerebrale într-o recreare virtuală a jocului clasic de Pong, în care celulele însele au acționat ca o paletă și au trebuit să arunce la timp o minge simulată. Electrozii de pe fiecare parte a DishBrain se aprindeau pentru a indica locația mingii la un moment dat, în timp ce frecvența semnalelor creștea sau scădea pentru a indica distanța mingii față de paletă. Neuronii trebuiau să-și trimită semnalele pentru a mișca paleta virtuală și a lovi mingea.
“Această nouă capacitate de a învăța culturile de celule să îndeplinească o sarcină în care dau dovadă de conștiință – controlând paleta pentru a returna mingea prin intermediul senzorilor – deschide noi posibilități de descoperire care vor avea consecințe profunde pentru tehnologie, sănătate și societate”, a declarat Dr. Adeel Razi, co-autor al studiului.
Antrenarea DishBrain a fost, în mod normal, dificilă. Recompensa și pedeapsa sunt, de obicei, esențiale dacă aveți de gând să antrenați un organism să îndeplinească o anumită sarcină, dar acest lucru nu va funcționa în cazul acestor culturi de celule, deoarece acestea nu au un sistem de dopamină care să le stimuleze. În schimb, cercetătorii au profitat de ceea ce se numește principiul energiei libere.
În esență, această idee spune că celulele de la acest nivel vor încerca întotdeauna să minimizeze imprevizibilitatea din mediul lor. Astfel, dacă celulele creierului nu reușeau să lovească mingea cu paleta, sistemul le furniza un stimul imprevizibil timp de patru secunde, dar pentru fiecare lovitură reușită, ele primeau un semnal scurt și previzibil înainte ca jocul să continue, tot într-un mod previzibil. Folosind acest sistem, DishBrain a învățat să joace jocul în cinci minute.
“Aspectul de pionierat al acestei lucrări se bazează pe echiparea neuronilor cu senzații – feedback-ul – și, în mod crucial, cu capacitatea de a acționa asupra lumii lor”, a declarat profesorul Karl Friston, coautor al studiului. “În mod remarcabil, culturile au învățat cum să își facă lumea mai previzibilă acționând asupra ei. Acest lucru este remarcabil deoarece nu poți învăța acest tip de auto-organizare; pur și simplu pentru că – spre deosebire de un animal de companie – aceste mini-creiere nu au simțul recompensei și al pedepsei.”
Cercetătorii din cadrul studiului spun că noua lucrare poate contribui la îmbunătățirea înțelegerii creierului uman, folosind un model mai precis decât simulările pe calculator. Următorii pași constau în investigarea efectelor drogurilor și alcoolului asupra neuronilor, inclusiv dacă acestea afectează capacitatea celulelor de a juca jocul.
Cercetarea a fost publicată în revista Neuron.
