Любопытный эксперимент: как ученые научили клетки мозга играть в классическую игру Pong
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.
Это первый раз, когда эти клетки продемонстрировали способность выполнять целенаправленные задачи, что открывает ученым двери для более глубокого понимания работы мозга.