سلول‌های مغزی در ظرف آزمایشگاهی، بازی «پنگ» را یاد گرفتند
دانشمندان استرالیایی موفق شده‌اند که به دسته‌هایی از سلول‌های مغزی در یک ظرف آزمایشگاهی، بازی پونگ آموزش دهند. این اولین بار است که این سلول‌ها توانایی انجام وظایف هدفمند را نشان می‌دهند و درچه‌ای را برای درک جدیدی از مغز باز می‌کنند.
این سیستم که تیم پژوهشی آن را “DishBrain” می‌نامد، تشکیل شده از ۸۰۰ هزار نورون انسان یا موش کشت داده شده است که روی آرایه‌هایی از میکروالکترود‌ها نصب شده‌اند که می‌توانند فعالیت آنها را بخوانند و آنها را با سیگنال‌های الکتریکی تحریک کنند.
در کارهای قبلی، از این نوع تنظیمات برای مطالعه توسعه عصبی و بیماری استفاده شده بود، اما این اولین بار است که این مغز‌های رشد یافته در آزمایشگاه برای انجام یک کار خاص آموزش داده می‌شوند.
محققان سلول‌های مغز را در یک بازی مجازی کلاسیک Pong قرار دادند، جایی که سلول‌ها مانند پارو عمل می‌کردند و مجبور بودند توپ شبیه‌سازی شده را به موقع پرتاب کنند. الکترود‌های دو طرف DishBrain برای نشان دادن مکان توپ در هر زمان مشخص نورون‌ها را تحریک می‌کردند، در حالی که فرکانس سیگنال‌ها برای نشان دادن فاصله توپ از پارو افزایش یا کاهش می‌یابد. نورون‌ها باید سیگنال‌های خود را ارسال می‌کردند تا پارو مجازی را حرکت دهند و به توپ ضربه بزنند.
دکتر عادل رازی، یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: «این ظرفیت جدید برای آموزش کشت‌های سلولی برای انجام یک وظیفه، فرصت‌های جدیدی را ایجاد می‌کند که کاربردهای گسترده‌ای برای فناوری، سلامت و جامعه خواهد داشت.»
آموزش DishBrain کاملاً دشوار بود. اگر بخواهید ارگانیسمی را برای انجام یک کار خاص آموزش دهید، معمولاً از مکانیسم پاداش و تنبیه استفاده می‌کنید، اما این کار روی این کشت‌های سلولی کارساز نخواهد بود، زیرا آنها هیچ سیستم دوپامینی برای ایجاد انگیزه ندارند. در عوض، محققان از آنچه که اصل انرژی آزاد نامیده می‌شود، استفاده کردند.
اساساً، این‌ایده می‌گوید که سلول‌ها در این سطح همیشه سعی می‌کنند غیرقابل پیش‌بینی بودن محیط خود را به حداقل برسانند. بنابراین، اگر سلول‌های مغز نتوانند به توپ ضربه بزنند، سیستم یک محرک غیرقابل پیش‌بینی را به مدت چهار ثانیه ارائه می‌کند، اما برای هر ضربه موفقیت‌آمیز یک سیگنال کوتاه و قابل پیش‌بینی قبل از ادامه بازی دریافت می‌کند. با استفاده از این ترفند، DishBrain یاد گرفت که بازی را در عرض پنج دقیقه انجام دهد.
به‌طور قابل‌توجهی، نورون‌های کشت داده شده یاد گرفتند که چگونه با عمل متناسب، دنیای خود را قابل پیش‌بینی‌تر کنند. این قابل توجه است زیرا شما نمی‌توانید این نوع سازمان دهی را آموزش دهید، چون برخلاف یک حیوان خانگی – این مغز‌های کوچک هیچ حس پاداش و مجازات ندارند.
این آزمایش ممکن است کمی ترسناک و از نظر اخلاقی مشکوک به نظر برسد، اما دانشمندان دیگر توضیح می‌دهند که این محیط کت هوشمند محسوب نمی‌شود و ما باید نگران بدرفتاری با آن باشیم.
پروفسور تارا اسپایرز گفت: «نگران نباشید، در حالی که این ظروف نورون‌ها می‌توانند پاسخ‌های خود را بر اساس تحریک تغییر دهند، اما آنها هوش علمی تخیلی در یک ظرف نیستند، این‌ها پاسخ‌های مداری ساده (البته جالب و علمی مهم) هستند.
محققان در این مطالعه می‌گویند که کار جدید می‌تواند به بهبود درک ما از مغز انسان با استفاده از مدلی دقیق‌تر از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری کمک کند. گام‌های بعدی بررسی اثرات مواد مخدر و الکل بر روی نورون‌ها است، از جمله اینکه آیا آنها توانایی سلول‌ها را برای انجام بازی مختل می‌کنند یا خیر.
این تحقیق در مجله Neuron منتشر شد.
منبع: دانشگاه موناش از طریق Scimex
