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炸裂！培养皿中的人类脑细胞学会了玩“乒乓球”，黑客帝国成真了？

2022-01-06 brainnew神内神外 网络

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研究团队将从人类干细胞诱导分化而来的人类神经元，或小鼠神经元，与高密度多电极阵列与计算机集成，构成所谓的碟中大脑

 

撰文 | 王聪

编辑 | 王多鱼

排版 | 水成文

2004年，“奥特曼之父”圆谷英二制作了一部名为《奥特Q：黑暗幻想》的电视剧，其中有一集令人印象深刻：一名40岁的男子有一天突然发现，自己只是一个放在玻璃缸中的大脑（缸中大脑），实际上自己已经去世了25年，而大脑一直以为自己还在活着，还在过着正常的生活。
那么，培养皿中培养的大脑细胞，是否会有“自己的想法”呢？它们会认为自己是什么呢？
近日，澳大利亚的 Cortical Labs 公司、伦敦大学学院等机构的研究人员合作，在预印本 bioRxiv 发表了题为：In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world 的研究论文。
研究团队将从人类干细胞诱导分化而来的人类神经元，或小鼠神经元，与高密度多电极阵列与计算机集成，构成所谓的碟中大脑（DishBrain），研究团队教会了这些体外培养的脑细胞玩电子游戏“乒乓球”，这表明，体外神经元能够在模拟游戏世界中学习并表现出感知能力。
该论文的第一作者 Brett Kagan 表示，这些神经元细胞“相信自己就是游戏中的球拍”，它们就像活在《黑客帝国》的“矩阵”（Matrix）之中。
Pong，是第一代电子游戏，是一款模拟打乒乓球的小游戏，玩家需要移动球拍，让球落到球拍上并被反弹走。
研究团队认为，将神经元集成到数字系统中以利用其先天智能，可能会实现单独使用硅集成电路无法实现的性能，同时可提供对智力的细胞起源的洞察。
研究团队将人类干细胞放置在微电极阵列上，让它们在那里分化为神经元，或直接使用小鼠神经元。研究团队将其命名为Cyborg（半生物半机械的生化电子人）。
在这一系统中，这些神经元既可以刺激其他神经元，也可以读取周围其他神经元的活动。电信号被发送到微电极阵列上以告知上面的神经元“乒乓球”所在的位置，神经元进而产生电信号来移动“球拍”。电信号的距离为神经元提供“乒乓球”运动频率的信息。
就像人类学习玩游戏一样，“碟中大脑”通过反复玩游戏来学习如何移动“球拍”来接住“乒乓球”。神奇的是，仅仅用了5分钟时间，它们就学会了玩“乒乓球”游戏。而AI人工智能则需要90分钟时间才能学会。当然，人类或人工智能的游戏水平要远超“碟中大脑”。
 
有趣的是，人类干细胞诱导分化而来的神经元的游戏水平要高于小鼠神经元。
 
蓝色为小鼠细胞，红色为人类细胞
研究团队表示，这项工作可能会改进机器学习系统的设计，也可以应用于其他领域，例如测试针对大脑的治疗方法。
Cortical Labs 公司是由钟宏文、Andy Kitchen 等人于2019年成立的生物技术初创公司，通过合成生物学技术，将活生物神经元与传统计算机结合，开发新型计算机芯片。
参考资料：
https://corticallabs.com/
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.12.02.471005v2

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