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      世界快播:體外神經(jīng)元首次展示大腦部分工作過程
      發(fā)布時間:2022-10-13 08:25:57 文章來源:科技日報
      體外神經(jīng)元首次展示大腦部分工作過程


      (資料圖)

      據(jù)最新一期《神經(jīng)元》雜志,人類和小鼠的神經(jīng)元在一個碟子里學會了玩電子游戲Pong。研究團隊首次證明,一個培養(yǎng)皿中的80萬個腦細胞可以執(zhí)行目標導向的任務,即使是在培養(yǎng)皿中的腦細胞,也可以表現(xiàn)出固有的智力,隨著時間的推移改變它們的行為。這項研究在疾病建模、藥物發(fā)現(xiàn)以及擴展當前對大腦如何工作、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。”論文第一作者、澳大利亞墨爾本皮層實驗室首席科學官布雷特·卡根說,“所以問題是,我們能否以某種方式與神經(jīng)元互動,以利用這種固有的智能?”

      實驗中,研究小組從小鼠胚胎和人類干細胞中分別提取了腦細胞,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)元連接到一臺電腦上,這樣神經(jīng)元就會收到關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)測神經(jīng)元的活動和對這種反饋的反應。

      神經(jīng)元移動球拍和擊球的次數(shù)越多,電子探頭記錄的“尖峰”就越強。當神經(jīng)元失誤時,他們的游戲方式會被皮層實驗室開發(fā)的軟件程序“批評”。這表明神經(jīng)元可以實時地以目標導向的方式活動,以適應不斷變化的環(huán)境。

      “對細胞施加了不可預測的刺激,系統(tǒng)作為一個整體會重組其活動,以更好地玩游戲,并將隨機反應降至最低。”卡根說。

      這種學習背后的理論植根于自由能原理。簡而言之,即大腦通過改變世界觀或行為來適應環(huán)境,以更好地適應周圍的世界。

      研究人員表示,這種教導細胞培養(yǎng)物執(zhí)行表現(xiàn)出智商的任務的新能力,開啟了未來新的可能性,將對技術(shù)、健康和社會產(chǎn)生深遠影響。在研究新藥或基因療法在動態(tài)環(huán)境中的反應時,這些發(fā)現(xiàn)還提高了創(chuàng)建動物試驗替代方案的可能性。 

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