实验皿中的脑细胞通过学习 展示出智商
2022-11-30 11:58:16来源：cnBeta
澳大利亚的科学家们已经证明，实验皿里的脑细胞群在近似于有意识的情况可以被教导玩《Pong》。这是这些细胞首次显示出执行目标导向任务的能力，这为人们对大脑的新认识打开了大门。
据悉，这个被研究小组称为DishBrain让80万个人类和小鼠的神经元在培养中生长并安装在微电极阵列上，然后可以读取它们的活动并以电信号刺激它们。在以往的研究工作中，这类装置被用来研究神经系统的发育和疾病，但这是第一次教这些实验室培养的大脑执行一项特定的任务。
研究团队有效地将脑细胞置于经典街机游戏 《Pong》的虚拟环境中，细胞本身就像球拍，它们必须及时地将模拟球弹开。DishBrain两侧的电极在任何时候都会发射信号以指示球的位置，而信号的频率会增加或减少以指示球与球拍的距离。这些神经元必须四处发送信号以移动虚拟球拍并击球。
这项研究的论文共同作者Adeel Razi博士说道：“这种教导细胞培养物执行它们表现出智商的任务的新能力--通过感应控制桨来回球--开辟了新的发现可能性并将对技术、健康和社会产生深远的影响。”
训练DishBrain是可以理解的棘手问题。如果你要训练一个生物体执行特定的任务，奖励和惩罚通常是关键，但这对这些细胞培养物不起作用，这是因为它们没有多巴胺系统来激励它们。相反，研究人员利用了所谓的自由能原理。
从本质上讲，这个想法说的是，在这个层面上的细胞将总是试图尽量减少其环境中的不可预测性。因此，如果脑细胞未能用球拍击球，该系统将在四秒钟内提供不可预测的刺激，但对于每一次成功击球，它们将在游戏继续进行之前收到一个简短的、可预测的信号，也是以可预测的方式进行。通过利用这一点，DishBrain可以在5分钟内学会玩游戏。
这项研究的论文共同作者Karl Friston教授说道：“这项工作的美丽和开拓性在于为神经元配备了感觉--反馈--及关键是对其世界采取行动的能力。值得注意的是，这些文化学会了如何通过对其采取行动使它们的世界更可预测。这很了不起，因为你无法教导这种自我组织;仅仅是因为--与宠物不同--这些迷你大脑没有奖励和惩罚的意识。”
这个实验可能听起来有点诡异，并且在道德上存在问题，但其他科学家表示，这并不是一种我们需要担心虐待的智能。
“别担心，虽然这些实验皿里的神经元可以根据刺激改变它们的反应，但它们并不是盘子里的科幻式智能，这些是简单的(尽管有趣且具有科学意义)电路反应，”英国痴呆症研究所项目负责人Tara Spires-Jones教授说道。
该研究的研究人员称，这项新工作可以帮助提高我们对人类大脑的理解，使用比计算机模拟更准确的模型。接下来的步骤是调查药物和酒精对神经元的影响，包括它们是否会损害细胞的能力。
