Știință & tehnologie
| Rețele neuronale biologice
Celulele nervoase într-un vas pot învăța să joace Pong
Acest lucru poate ajuta la proiectarea unor tehnici mai bune de procesare a informațiilor
Something new se află în meniul neuroștiinței. Se numește „DishBrain”. Acesta nu este o delicatesă regională recent descoperită, ci mai degrabă o rețea de celule nervoase, cultivată pe un cip de calculator, care este capabilă să interacționeze cu lumea exterioară prin intermediul acelui cip. Ca o dovadă de principiu, Brett Kagan, directorul științific al Cortical Labs, o mică firmă din Melbourne, Australia, și colaboratorii săi, au învățat celulele să joace Pong, un joc video timpuriu care seamănă cu o formă electronică de tenis de masă.
DishBrain este mai mic decât unghia degetului mic al unei ființe umane și conține mai puține celule nervoase decât o albină. Aceste celule sunt cultivate din celule stem pluripotente, care la rândul lor sunt derivate din celule corporale obișnuite, și se pot diferenția în mai mult sau mai puțin orice fel de țesut. Dr. Kagan a experimentat cu celule provenite atât de la șoareci, cât și de la oameni.
Cultivarea rețelei pe cip a fost însă doar o parte din poveste. A face ca aceasta să perceapă și să interacționeze cu lumea a fost, așa cum descrie el într-o lucrare în Neuron, cu totul alta. Cipul avea regiuni predefinite „senzoriale” (de intrare) și „motorii” (de ieșire). În regiunea senzorială, opt electrozi dădeau celulelor mici lovituri care comunicau pozițiile paletei (exista doar una; rețeaua juca împotriva unui „perete”) și ale mingii una față de cealaltă. În regiunea motorie, declanșările neuronilor au determinat mișcarea paletei.
Prin electrocutarea aleatorie a neuronilor senzoriali timp de patru secunde de fiecare dată când rețeaua rata mingea, software-ul care rulează cipul a șters modelul care a dus la pierdere. În schimb, jocurile câștigătoare, care nu au dus la zapping aleatoriu, au fost păstrate.
Rezultatul a fost că celulele nervoase au învățat mai întâi regulile jocului Pong, iar apoi au învățat să joace mai bine. Pentru celulele ambelor specii, timpul mediu de raliu a crescut simțitor pe parcursul a 20 de minute – deși, în mod îmbucurător pentru celulele umanității amour propre, celulele umane le-au depășit ușor, dar consistent, pe cele de la șoareci.
Rețelele neuronale naturale (creierul ființelor umane) și cele artificiale (modele software despre cum credeau oamenii că se comportă rețelele de celule nervoase) sunt capabile de mult timp să joace Pong. Cu toate acestea, ambele au limitări. Este dificil din punct de vedere tehnic și adesea imposibil din punct de vedere etic să se studieze în detaliu modul în care funcționează creierul (deși acest lucru se schimbă, a se vedea articolul alăturat). Și, cum neuroștiința a evoluat, se știe acum că rețelele neuronale artificiale sunt fundamental diferite de omologii lor biologici. Dr. Kagan speră, prin urmare, că beneficiile DishBrain vor merge dincolo de Pong, oferindu-le cercetătorilor o mai bună înțelegere a modului în care celulele nervoase învață – și, prin urmare, deschizând o nouă cale pentru procesarea informațiilor de inspirație biologică. ■