Naukowcy nauczyli ludzkie i mysie komórki mózgowe grać w Ponga
hejto.pl
Okazuje się, że większość organów jest niepotrzebna, gdy przychodzi do gry w Ponga. W niezwykłym eksperymencie naukowcy nauczyli grupę ludzkich i mysich komórek mózgowych grać w tę klasyczną grę wideo. Dzięki nowym badaniom naukowcy spodziewają się dowiedzieć więcej o fundamentalnej naturze świadomości i otworzyć nowe możliwości leczenia zaburzeń neurologicznych.
- Pokazaliśmy, że możemy wchodzić w interakcje z żywymi neuronami biologicznymi, zmuszając je do modyfikowania swojej aktywności, co prowadzi do czegoś, co przypomina inteligencję – stwierdził główny autor badania dr Brett Kagan.
Wyniki eksperymentu zostały opublikowane w czasopiśmie „Neuron” (DOI: 10.1016/j.neuron.2022.09.001 ).
Neurony odbijają piłkę
Pong to klasyczna gra wideo, będąca symulacją tenisa stołowego. W swoim eksperymencie badacze umieścili mieszankę mysich i ludzkich neuronów na siatce elektrod, która mogła stymulować komórki i rejestrować ich aktywność. Po podłączeniu do gry, urządzenie dostarczało neuronom elektrycznych informacji zwrotnych dotyczących położenia piłki w stosunku do paletki. Spowodowało to, że komórki mózgowe koordynowały swoją aktywność w celu skuteczniejszego uderzenia piłki.
"Komórki wykazują zdolność do samoorganizacji aktywności w sposób ukierunkowany na cel w odpowiedzi na skąpe informacje sensoryczne dotyczące konsekwencji ich działań. Określamy to mianem syntetycznej inteligencji biologicznej” - piszą autorzy badania. Co imponujące, neurony „nauczyły się” grać w zaledwie pięć minut.
Pong często bywa używany jako barometr inteligencji. Grę opanowały wcześniej m.in. małpy. Jednak zwierzęta można nauczyć gry poprzez uczenie się oparte na nagrodach. Tymczasem odizolowane komórki mózgowe nie reagują na smakołyki i dlatego muszą być „przekonane” do gry za pomocą bardziej abstrakcyjnej zachęty.
Motywacja komórek
Według badaczy, motywację komórek do gry w Ponga można wyjaśnić za pomocą „zasady wolnej energii”. Mówi ona, że neurony z natury próbują zmniejszyć nieprzewidywalność - lub entropię - swojego środowiska.
W kontekście Ponga, chybienie piłki skutkuje zwiększeniem entropii, ponieważ gra resetuje się z piłką poruszającą się w losowym kierunku. I odwrotnie: trafienie powoduje, że piłeczka porusza się w przewidywalnym kierunku, zmniejszając tym samym ogólną entropię w grze.
- Po zastosowaniu nieprzewidywalnego bodźca skierowanego do komórek, system jako całość zreorganizował swoją aktywność, aby lepiej grać w grę i zminimalizować przypadkową odpowiedź - tłumaczy Kagan. - Samo granie, uderzanie w piłkę i otrzymywanie przewidywalnej stymulacji, z natury tworzy bardziej przewidywalne środowisko - dodaje.
Innymi słowy, komórki po prostu nauczyły się unikać niepewności, co w tym przypadku zostało osiągnięte poprzez uderzenie piłki.
Syntetyczna inteligencja biologiczna
Autorzy twierdzą, że ich model „syntetycznej inteligencji biologicznej” może zrewolucjonizować badania nad świadomością, umożliwiając naukowcom prowadzenie modelowania chorób i leków bez konieczności polegania na badaniach na zwierzętach lub niedoskonałych modelach obliczeniowych.
- To początek nowego rozumienia pojęcia inteligencja - mówi Kagan. - Nasze odkrycie dotyka podstawowych aspektów nie tylko tego, co to znaczy być człowiekiem, ale też co to znaczy w ogóle być żywym i inteligentnym – podsumowuje.
W kolejnym etapie badań naukowcy „upijają” komórki alkoholem, aby sprawdzić czy w takim stanie grają w Ponga lepiej, czy gorzej.