WYZNACZANIE TRENDÓW W NAUCE: Wyhodowane w laboratorium komórki mózgowe uczą się grać w gry komputerowe

Sztuczna inteligencja już teraz jest w stanie pokonać arcymistrzów w pojedynkach szachowych. Nietrudno zatem wyobrazić sobie, że naczynie pełne komórek mózgowych jest w stanie wygrać w grę komputerową z lat 70'' będącą pierwszą wirtualną wersją tenisa stołowego.

Zespół naukowców z australijskiego start-upu Cortical Labs zajmującego się biotechnologią wyszkolił kulturę komórek mózgowych żyjących w naczyniu laboratoryjnym do grania w kultową grę Pong. Wyniki przeprowadzonych badań opublikowali na łamach czasopisma naukowego „Neuron”.

W ramach przeprowadzonych badań naukowcy wyhodowali zbiór aż 800 000 komórek mózgowych, starając się skłonić je do wykonywania zadań ukierunkowanych na osiągnięcie pewnego celu. Wyhodowane z ludzkich i mysich neuronów kultury nazwali DishBrain, czyli „mózg w naczyniu”.„Zarówno owady takie jak muchy, jak i ludzie wykorzystują neurony, które stanowią podstawowy element składowy uogólnionej inteligencji”, stwierdził dr Brett Kagan, główny autor badania oraz dyrektor do spraw naukowych Cortical Labs, w rozmowie z dziennikarzem portalu CNN. „Zadaliśmy sobie zatem pytanie – czy jesteśmy w stanie oddziaływać na neurony w taki sposób, by wykorzystać tę wrodzoną inteligencję?”

W ten sposób narodził się pomysł, by nauczyć DishBrain gry w Ponga. Badacze wykorzystali w tym celu elektrody wskazujące miejsca, w których znajdują się piłka i paletki. Dzięki informacji zwrotnej przekazywanej przez te same elektrody stworzony przez naukowców mózg w szalce Petriego wiedział, w jaki sposób uderzyć piłkę, zachowując się jak paletka.

„Nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie zobaczyć na własne oczy, jak komórki zachowują się w wirtualnym środowisku”, wyjaśnił dr Kagan w informacji prasowej opublikowanej przez Cortical Labs. „Udało nam się zbudować zamkniętą pętlę, które pozwala na odczyt zachowań komórek, ich stymulację przy pomocy kluczowych informacji, a następnie interaktywną zmianę, dzięki której mogą wpływać na siebie nawzajem”.

„Jednym z najciekawszych i najbardziej nowatorskich aspektów naszej pracy jest wyposażanie neuronów w możliwości odczuwania doznań, które stanowią informację zwrotną, a także – co najważniejsze – w zdolność do wpływania na ich otoczenie”, dodaje jeden ze współautorów badania, prof. Karl Friston, neurobiolog teoretyczny z University College London. „Największe wrażenie robi fakt, że wyhodowane komórki nauczyły się, jak uczynić swój świat bardziej przewidywalnym poprzez wpływanie na jego działanie. Jest to niezwykłe, ponieważ nie jesteśmy w stanie uczyć tego rodzaju samoorganizacji. Przyczyna tego stanu rzeczy jest prosta – w przeciwieństwie do zwierzątka domowego na nasze małe mózgi w naczyniu nie da się wpływać za pomocą nagród i kar”.W rozmowie z CNN dr Kagan dodał, że odkrycia dokonane przez jego zespół mogą posłużyć „opracowywaniu nowych leków, modelowaniu chorób oraz badaniu źródeł inteligencji, co może pozwolić nam na opracowanie nowych algorytmów uczenia maszynowego”. Dodał jeszcze, że: „Nasze badania dotykają podstawowych aspektów nie tylko znaczenia człowieczeństwa, ale także znaczenia samego życia i inteligencji, przetwarzania informacji i bycia świadomym bytem w ciągle zmieniającym się, dynamicznym świecie”.

Odkrycia zespołu tworzą również nowe możliwości opracowania alternatywnych rozwiązań w zakresie testowania nowych leków oraz sposobów leczenia chorób. „Patrząc na tkanki znajdujące się w szalce Petriego, możemy stwierdzić, czy występuje w nich jakakolwiek aktywność. Celem komórek mózgowych jest jednak przetwarzanie informacji w czasie rzeczywistym”, stwierdził dr Kagan w rozmowie z dziennikarzami portalu BBC. „Wykorzystanie ich prawdziwej funkcji otwiera dostęp do wielu nowych obszarów badań, które możemy dzięki temu kompleksowo zgłębiać we wszystkich kierunkach”.

W planach badacze mają między innymi upicie kultury DishBrain za pomocą etanolu. Chcą dowiedzieć się, w jaki sposób alkohol i leki wpływają na komórki i czy ich działanie ulega pogorszeniu podczas gry w Ponga.