Людські нейрони у чашці Петрі навчилися грати в класичну компʼютерну гру

Вчені провели дуже цікаве дослідження, де вивчали людські нейрони у чашці Петрі. В результаті, сотні тисяч людських нейронів у чашці Петрі, покритій електродами, навчили грати у версію класичної комп’ютерної гри Pong.

Для довідки. Чашка Петрі – це неглибока посудина циліндричної форми, зроблена з пластмаси або скла. Широко використовується для дослідів у біології для клітинної культури, котра може бути культурою клітин бактерій, тварин, рослин або грибів. Названа на честь німецького бактеріолога Юліуса Ріхарда Петрі (1852—1921), котрий вперше використав її в 1877 році, працюючи асистентом у Роберта Коха.

• Вчені довели, що мозкові хвилі онлайн-гравців синхронізуються
• Нанотехнологічне татуювання допоможе відстежувати важливі показники здоровʼя

Як нейрони у чашці Петрі навчилися грати?

Клітини ґеймера реагують не на візуальні сигнали на екрані, а на електричні сигнали від електродів у чашці. Ці електроди одночасно стимулюють клітини та реєструють зміни активності нейронів. Потім дослідники перетворили сигнали стимуляції та клітинні реакції у візуальне зображення гри. Дослідження є доказом того, що нейрони в чашці Петрі можуть навчатися та виявляти основні ознаки інтелекту.

«У сучасних підручниках нейрони розглядаються переважно з погляду їхнього значення для біології людини або тварин. Вони не вважаються інформаційним процесором, але нейрон – це дивовижна система, яка може обробляти інформацію в режимі реального часу з дуже низьким енергоспоживанням».

Бретт Каган,
головний науковий співробітник Cortical Labs у Мельбурні, Австралія

Хоча компанія називає свою систему DishBrain, нейрони далекі від справжнього мозку і не виявляють жодних ознак свідомості. Визначення інтелекту також палко обговорюється. Каган визначає її як здатність зіставляти інформацію та застосовувати її в адаптивній поведінці в даному середовищі.

Дослідження Cortical Labs слідує за роботою нейроінженера Стіва Поттера, який зараз працює в Технологічному інституті Джорджії в Атланті, та його колег. У 2008 році команда повідомила, що нейрони, культивовані у щурів, можуть демонструвати навчання та цілеспрямовану поведінку. За словами Поттера, робота Cortical Labs дозволяє використовувати складніші технології та аналітичні інструменти.

Дослідники використали свою систему, щоб навчити нейрони реагувати на електричний сигнал, який замінює м’яч у Pong. У грі гравець переміщає вертикальну ракетку вгору і вниз екраном, щоб перехопити м’яч, що стрибає.

За словами Кагана, щоб навчити нейрони бити по м’ячу, він та його команда використали теорію про те, що нейрони мають тенденцію повторювати дії, які створюють передбачуване середовище. Коли нейрони реагували таким чином, що це відповідало удару по м’ячу, вони стимулювалися в тому місці і з однаковою частотою щоразу. Якщо вони пропускали м’яч, мережа стимулювалася електродами у випадкових місцях та на різних частотах. Згодом нейрони навчилися бити по м’ячу, щоб отримувати шаблонну відповідь, а не випадкову.

Важливість експерименту

Робота є важливим кроком на шляху до розробки тестів, які можна було б використати, наприклад, для перевірки потенційного впливу нового препарату на функцію нейронів. Але поки незрозуміло, чи поводилися нейрони так, щоб створити передбачуване середовище, або у відповідь на якийсь інший аспект сигналів, які вони отримали.

Cortical Labs також прагне зрештою використовувати нейрони для розробки «біологічних процесорів» для використання у обчисленнях. Методи, розроблені для DishBrain, досить кількісні, щоб їх можна було використовувати для порівняння відмінностей у навчанні між різними тваринами або клітинами з різних областей мозку.