研究發(fā)現(xiàn)人腦細(xì)胞在體外也有智力
發(fā)布時(shí)間：
2023-09-20 11:21
人類和小鼠的神經(jīng)元在一個(gè)碟子里學(xué)會(huì)了玩電子游戲Pong。研究團(tuán)隊(duì)首次證明，一個(gè)培養(yǎng)皿中的80萬個(gè)腦細(xì)胞可以執(zhí)行目標(biāo)導(dǎo)向的任務(wù)，即使是在培養(yǎng)皿中的腦細(xì)胞，也可以表現(xiàn)出固有的智力，隨著時(shí)間的推移改變它們的行為。這項(xiàng)研究在疾病建模、藥物發(fā)現(xiàn)以及擴(kuò)展當(dāng)前對(duì)大腦如何工作、智力如何產(chǎn)生的理解方面具有重要作用。
“從蠕蟲到蒼蠅再到人類，神經(jīng)元是廣義智能的起點(diǎn)。”論文第一作者、澳大利亞墨爾本皮層實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)官布雷特·卡根說，“所以問題是，我們能否以某種方式與神經(jīng)元互動(dòng)，以利用這種固有的智能？”
實(shí)驗(yàn)中，研究小組從小鼠胚胎和人類干細(xì)胞中分別提取了腦細(xì)胞，并將它們培養(yǎng)在既可以接受刺激，又可以讀取它們的活動(dòng)的微電極陣列上。
首先，研究人員將這些神經(jīng)元連接到一臺(tái)電腦上，這樣神經(jīng)元就會(huì)收到關(guān)于游戲中的球拍是否正在擊球的反饋。然后，他們使用電子探頭監(jiān)測(cè)神經(jīng)元的活動(dòng)和對(duì)這種反饋的反應(yīng)。
神經(jīng)元移動(dòng)球拍和擊球的次數(shù)越多，電子探頭記錄的“尖峰”就越強(qiáng)。當(dāng)神經(jīng)元失誤時(shí)，他們的游戲方式會(huì)被皮層實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的軟件程序“批評(píng)”。這表明神經(jīng)元可以實(shí)時(shí)地以目標(biāo)導(dǎo)向的方式活動(dòng)，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。
“對(duì)細(xì)胞施加了不可預(yù)測(cè)的刺激，系統(tǒng)作為一個(gè)整體會(huì)重組其活動(dòng)，以更好地玩游戲，并將隨機(jī)反應(yīng)降至最低。”卡根說。
這種學(xué)習(xí)背后的理論植根于自由能原理。簡(jiǎn)而言之，即大腦通過改變世界觀或行為來適應(yīng)環(huán)境，以更好地適應(yīng)周圍的世界。
研究人員表示，這種教導(dǎo)細(xì)胞培養(yǎng)物執(zhí)行表現(xiàn)出智商的任務(wù)的新能力，開啟了未來新的可能性，將對(duì)技術(shù)、健康和社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在研究新藥或基因療法在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的反應(yīng)時(shí)，這些發(fā)現(xiàn)還提高了創(chuàng)建動(dòng)物試驗(yàn)替代方案的可能性。
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