Οι επιστήμονες δίδαξαν μια καλλιέργεια εγκεφαλικών κυττάρων που ζούσε σε εργαστηριακό πιάτο να παίζει το vintage βιντεοπαιχνίδι επιτραπέζιας αντισφαίρισης Pong. Είναι η πρώτη απόδειξη ότι μια συλλογή εγκεφαλικών κυττάρων που έχουν αναπτυχθεί στο εργαστήριο μπορεί να διδαχθεί να εκτελεί καθήκοντα που κατευθύνονται προς τους στόχους, αναφέρουν οι Αυστραλοί ερευνητές.
Εγκεφαλικά κύτταρα παίζουν βιντεοπαιχνίδι
Αποκαλούν την καλλιέργεια 800.000 εγκεφαλικών κυττάρων «DishBrain» και στη συνέχεια σχεδιάζουν να δουν πώς τα φάρμακα και το αλκοόλ επηρεάζουν τις δεξιότητές του στο Pong. “Το DishBrain προσφέρει μια απλούστερη προσέγγιση για να ελέγξετε πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος και να αποκτήσετε γνώσεις για εξουθενωτικές καταστάσεις όπως η επιληψία και η άνοια”, δήλωσε ο Δρ Hon Weng Chong, διευθύνων σύμβουλος της νεοφυούς επιχείρησης βιοτεχνολογίας Cortical Labs.
Το DishBrain βασίζεται σε κύτταρα ποντικού που λαμβάνονται από εμβρυϊκούς εγκεφάλους και σε κύτταρα ανθρώπινου εγκεφάλου που προέρχονται από βλαστοκύτταρα, είπαν οι ερευνητές. Τα κύτταρα αναπτύχθηκαν πάνω από τις συστοιχίες μικροηλεκτροδίων που μπορούσαν να τα διεγείρουν και να διαβάσουν τη δραστηριότητά τους. Τα εγκεφαλικά κύτταρα διδάχτηκαν Pong χρησιμοποιώντας τα ηλεκτρόδια για να υποδείξουν πού βρίσκονται η μπάλα και τα κουπιά κατά τη διάρκεια ενός γύρου.
Η ανατροφοδότηση από τα ηλεκτρόδια δίδαξε στο DishBrain πώς να χτυπά την μπάλα μπρος-πίσω, κάνοντας τα κύτταρα να ενεργούν σαν να ήταν τα ίδια το κουπί. Τα ηλεκτρόδια είτε στην αριστερή είτε στη δεξιά πλευρά μιας συστοιχίας θα πυροβολούσαν για να υποδείξουν σε ποια πλευρά της οθόνης είχε αναπηδήσει η μπάλα, ενώ η συχνότητα των σημάτων έδειχνε την απόσταση της μπάλας από το κουπί.
“Αυτή η νέα ικανότητα να διδάσκονται οι κυτταρικές καλλιέργειες να εκτελούν μια εργασία στην οποία επιδεικνύουν συναίσθημα – ελέγχοντας το κουπί για να επιστρέψει τη μπάλα μέσω ανίχνευσης – ανοίγει νέες δυνατότητες ανακάλυψης που θα έχουν εκτεταμένες συνέπειες για την τεχνολογία, την υγεία και την κοινωνία”, είπε. Adeel Razi, διευθύντρια του Εργαστηρίου Υπολογιστικών και Συστημάτων Νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο Monash στο Clayton της Αυστραλίας. «Γνωρίζουμε ότι ο εγκέφαλός μας έχει το εξελικτικό πλεονέκτημα να είναι συντονισμένος για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια για επιβίωση», είπε. «Τώρα, φαίνεται ότι έχουμε στη διάθεσή μας πού μπορούμε να αξιοποιήσουμε αυτήν την απίστευτα ισχυρή και φθηνή βιολογική νοημοσύνη».
Η ομάδα στη συνέχεια θα δει πώς το αλκοόλ επηρεάζει την ικανότητα του DishBrain να παίζει Pong, δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Brett Kagan, επικεφαλής επιστημονικός υπεύθυνος της Cortical Labs. «Προσπαθούμε να δημιουργήσουμε μια καμπύλη δόσης-απόκρισης με αιθανόλη – βασικά να τους μεθύσουμε και να δούμε αν παίζουν το παιχνίδι πιο άσχημα, όπως όταν οι άνθρωποι πίνουν», είπε σε δελτίο τύπου από την Cortical Labs. Η κατασκευή ζωντανών μοντέλων εγκεφάλου από βασικές δομές θα δώσει στους ερευνητές την ευκαιρία να πειραματιστούν χρησιμοποιώντας την πραγματική εγκεφαλική λειτουργία, είπε ο Kagan.
«Στο παρελθόν, μοντέλα του εγκεφάλου είχαν αναπτυχθεί σύμφωνα με το πώς οι επιστήμονες υπολογιστών πιστεύουν ότι ο εγκέφαλος μπορεί να λειτουργήσει», είπε. “Αυτό βασίζεται συνήθως στην τρέχουσα κατανόησή μας για την τεχνολογία της πληροφορίας, όπως η πληροφορική με πυρίτιο. Αλλά στην πραγματικότητα δεν καταλαβαίνουμε πραγματικά πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος.”
Στην πραγματικότητα, το DishBrain είχε πολύ διαφορετική απόδοση από τα συστήματα που βασίζονται σε πυρίτιο, αυτο-οργανώνοντας τις ικανότητές του χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες που παρουσιάζονται για να κάνουν τον κόσμο του πιο προβλέψιμο, είπε ο Kagan. «Άλλαξαν τη δραστηριότητά τους με τρόπο που είναι πολύ συνεπής με το να συμπεριφέρονται πραγματικά ως ένα δυναμικό σύστημα», είπε. «Για παράδειγμα, η ικανότητα των νευρώνων να αλλάζουν και να προσαρμόζουν τη δραστηριότητά τους ως αποτέλεσμα της εμπειρίας αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου, σύμφωνα με αυτό που βλέπουμε με το ρυθμό μάθησης των κυττάρων».