世界聚焦：實驗皿中的腦細胞通過學習玩《Pong》“展示出智商”

【資料圖】

據(jù)悉，這個被研究小組稱為DishBrain讓80萬個人類和小鼠的神經(jīng)元在培養(yǎng)中生長并安裝在微電極陣列上，然后可以讀取它們的活動并以電信號刺激它們。在以往的研究工作中，這類裝置被用來研究神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和疾病，但這是第一次教這些實驗室培養(yǎng)的大腦執(zhí)行一項特定的任務。

研究團隊有效地將腦細胞置于經(jīng)典街機游戲 《Pong》的虛擬環(huán)境中，細胞本身就像球拍，它們必須及時地將模擬球彈開。DishBrain兩側的電極在任何時候都會發(fā)射信號以指示球的位置，而信號的頻率會增加或減少以指示球與球拍的距離。這些神經(jīng)元必須四處發(fā)送信號以移動虛擬球拍并擊球。

這項研究的論文共同作者Adeel Razi博士說道：“這種教導細胞培養(yǎng)物執(zhí)行它們表現(xiàn)出智商的任務的新能力--通過感應控制槳來回球--開辟了新的發(fā)現(xiàn)可能性并將對技術、健康和社會產(chǎn)生深遠的影響。”

訓練DishBrain是可以理解的棘手問題。如果你要訓練一個生物體執(zhí)行特定的任務，獎勵和懲罰通常是關鍵，但這對這些細胞培養(yǎng)物不起作用，這是因為它們沒有多巴胺系統(tǒng)來激勵它們。相反，研究人員利用了所謂的自由能原理。

從本質上講，這個想法說的是，在這個層面上的細胞將總是試圖盡量減少其環(huán)境中的不可預測性。因此，如果腦細胞未能用球拍擊球，該系統(tǒng)將在四秒鐘內(nèi)提供不可預測的刺激，但對于每一次成功擊球，它們將在游戲繼續(xù)進行之前收到一個簡短的、可預測的信號，也是以可預測的方式進行。通過利用這一點，DishBrain可以在5分鐘內(nèi)學會玩游戲。

這項研究的論文共同作者Karl Friston教授說道：“這項工作的美麗和開拓性在于為神經(jīng)元配備了感覺--反饋--及關鍵是對其世界采取行動的能力。值得注意的是，這些文化學會了如何通過對其采取行動使它們的世界更可預測。這很了不起，因為你無法教導這種自我組織；僅僅是因為--與寵物不同--這些迷你大腦沒有獎勵和懲罰的意識。”

這個實驗可能聽起來有點詭異，并且在道德上存在問題，但其他科學家表示，這并不是一種我們需要擔心虐待的智能。

“別擔心，雖然這些實驗皿里的神經(jīng)元可以根據(jù)刺激改變它們的反應，但它們并不是盤子里的科幻式智能，這些是簡單的（盡管有趣且具有科學意義）電路反應，”英國癡呆癥研究所項目負責人Tara Spires-Jones教授說道。

該研究的研究人員稱，這項新工作可以幫助提高我們對人類大腦的理解，使用比計算機模擬更準確的模型。接下來的步驟是調(diào)查藥物和酒精對神經(jīng)元的影響，包括它們是否會損害細胞的能力。