Любопытный эксперимент: как ученые научили клетки мозга играть в классическую игру Pong
Это первый раз, когда эти клетки продемонстрировали способность выполнять целенаправленные задачи, что открывает ученым двери для более глубокого понимания работы мозга.
Система, которую команда называет «DishBrain», состоит из 800 000 нейронов человека и мыши, выращенных в культуре и закрепленных на массивах микроэлектродов, которые могут считывать их активность и стимулировать их электрическими сигналами. В предыдущей работе такие установки использовались для изучения неврологического развития и заболеваний, но это первый раз, когда выращенный в лаборатории мозг обучают выполнять конкретную задачу.
Команда поместила клетки мозга в виртуально воссозданную классическую аркаду Pong, где сами клетки действовали как ракетка и должны были вовремя отбивать смоделированный мяч. Электроды по обе стороны от DishBrain срабатывали, чтобы указать местоположение мяча в любой момент времени, а частота сигналов увеличивалась или уменьшалась, чтобы указать расстояние от мяча до ракетки. Нейроны должны были посылать свои сигналы, чтобы двигать виртуальную ракетку и ударять по мячу.
Как превратить клетки мозга в послушных ботов
Обучение DishBrain было, по понятным причинам, весьма сложным. Поощрение и наказание обычно являются ключевыми факторами, если вы собираетесь обучать организм выполнению определенной задачи, но это не сработает на этих клеточных культурах, потому что у них нет дофаминовой системы, которую можно стимулировать. Вместо этого исследователи воспользовались так называемым принципом свободной энергии.
По сути, эта идея говорит о том, что клетки на этом уровне всегда будут пытаться свести к минимуму непредсказуемость окружающей их среды. Таким образом, если клеткам мозга не удавалось ударить ракеткой по мячу, система выдавала непредсказуемый стимул в течение четырех секунд, но при каждом успешном попадании они получали краткий предсказуемый сигнал перед продолжением игры, также предсказуемым образом. Используя это, DishBrain научился играть в игру за пять минут.
Этот эксперимент может показаться немного жутким и сомнительным с этической точки зрения, но другие ученые объясняют, что это не тот тип интеллекта, с которым нам нужно беспокоиться о плохом обращении.
Исследователи говорят, что данная работа может помочь улучшить наше понимание человеческого мозга, используя более точную модель, чем компьютерное моделирование. Следующие шаги заключаются в изучении влияния наркотиков и алкоголя на нейроны, в том числе на то, ухудшают ли они способность клеток играть в игру.