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培养皿里的脑细胞,学会了自己打游戏

SF中文 2023/1/12 18:55:02 责编:梦泽

本文来自微信公众号:SF 中文 (ID:kexuejiaodian),作者:SF

“皿中之脑”

1972 年,美国雅达利公司发售了一款乒乓球电子游戏《乓》(Pong),受到了很多人的欢迎。

现在,多亏一个神经科学家团队,培养皿中的脑细胞也享受到了这款游戏带来的乐趣。完成这项创举的科学家把这些“脑细胞玩家”称为“DishBrain”(皿中之脑)。

他们证明,即使脱离了大脑,脑细胞仍然能够表现出智力活动的迹象。

“皿中之脑”由两种不同的脑细胞构成,一种由人类干细胞分化而来,另一种则来自小鼠胚胎的大脑。科学家在培养皿中培养这些细胞,而培养皿安装在一种特殊的芯片上,芯片搭载的系统可以教细胞玩《乓》。

底下的芯片会向脑细胞发送信号,告诉它们乒乓球在屏幕上的位置。当乒乓球位于左侧的时候,芯片左侧的电极就会放电;在右侧时,右侧的电极放电。与此同时,乒乓球和球拍之间的距离则由电信号的频率表示。

科学家用电探针向脑细胞提供反馈:球拍离乒乓球越近,反馈越强,意味着挥拍击球的时机越好。

【在扫描电子显微镜下看到的芯片以及芯片上的神经细胞】

“这项研究最美妙、最创新的一点,是赋予了脑细胞感觉――也就是那套反馈系统。这一点的重要意义在于,脑细胞能够自己做出‘判断’。”研究团队成员、英国伦敦大学学院的神经科学家卡尔・弗里斯顿(Karl Friston)说道,“这些细胞学会了采取行动,尽可能把自己的判断变为现实。这种自我组织的形式不是人为训练的结果,因为脑细胞不像宠物,它们没有奖惩意识,所以你不可能用传统的方式训练它们。因此,它们能取得这样的成就,可以说非常了不起。”

仿生“沙盒”

科学家称,尽管以往的实验已经实现了用芯片检测神经细胞的活动,但这是人类第一次用具有特定意义的信号刺激神经细胞。

有了“皿中之脑”,科学家就可以用真正的脑细胞,而不是计算机模型,来研究神经退行性疾病,进而开发治疗这些疾病的药物了。

弗里斯顿说:“这项研究极具应用前景,它意味着在测试药物的疗效时,我们不必再为开发‘数字孪生体’而头疼了。

理论上,我们现在拥有了测试药物和基因突变的终极仿生‘沙盒’。这种‘沙盒’的组成与我们的大脑一模一样,都是神经细胞。”

不过,在用于测试药物的效果之前,神经科学家想先观察酒精对“皿中之脑”的影响。

澳大利亚生物技术创业公司 Cortical Labs 的首席科学家布雷特・卡根(Brett Kagan)说:“到目前 为止的工作已经证明,我们可以干预神经细胞的活动,迫使它们改变自己的行为,从而产生类似于智力 的表现。

目前,我们正在绘制脑细胞对乙醇的剂量反应曲线,简单地说,就是用酒精‘灌醉’脑细胞,然后看看它们会不会像喝醉的人一样,玩游戏的成绩也变差。”

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关键词:脑细胞

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