【新智元导读】AI要90分钟学会的游戏,人脑细胞竟在5分钟搞定了。Cell最新研究中,80万「盘中大脑」学会玩70年代经典街机游戏Pong。
玩电子游戏需要多少个脑细胞?
听到这句话,你的第一反应肯定是:这是个脑筋急转弯。
不,这个问题有一个真正的答案。这都要归功于一个名为DishBrain的神经网络系统。
如果玩的是乒乓球,那么需要脑细胞的数量大约是80万个。
这不,80万个人脑细胞竟用了5分钟学会了「打乒乓球」。
近日,来自澳大利亚研究团队将80万个人类和小鼠活脑细胞放入培养皿中,将其连接电极后,去玩经典的街机游戏Pong。
科学家们将其称为第一个有感知的「盘中大脑」(DishBrain)。
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这项研究的目的就是为了创建出合成生物智能 (SBI),为未来神经系统疾病研究提供更好的方法。
最新研究已于周三发表在Neuron杂志上。
论文地址:
https://www.cell.com/neuron/pdfExtended/S0896-6273(22)00806-6
「盘中大脑」5分钟学会打游戏
我们知道,人类大脑有8600亿个神经元。通过突触,能将神经元电信号传输到下一个神经元,
然而,人们并不认为它们是信息处理器。
但神经元是一个神奇的系统,它能以极低的能耗实时处理信息。
DishBrain由生长在微电极阵列顶部的单层人类神经元组成,而微电极阵列可以刺激这些脑细胞。
那么,这些「人脑细胞」从何而来?
脑细胞的获取过程是否符合研究规范,可能是每个人最先关心的问题。
DishBrain神经细胞阵列在工作
其实,并非像你所想的那样,直接从人类大脑中提取神经元脑细胞,那样就太不符合伦理了。
科学家提供了一种方案:用人类诱导的方式。
让多能干细胞 (hiPSC) 分化为皮质神经元细胞,然后进行培殖。同时,研究人员还采取了小鼠细胞进行培植。
下图为,小鼠和人类皮层细胞在培养皿中的区别(50μm)。
其中,蓝色DAPI代表染色所有细胞,绿色NeuN显示是神经元,微管蛋白 (BIII) 标记是轴突,MAP标记的是树突。
可以看到,小鼠皮层细胞(A) 可以在营养丰富的培养基中生长并维持数月,并形成了复杂的形态,有大量的树突和轴突连接。
而人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 分化为单层活性异质皮层神经元之后,这些神经元也能显示出成熟的功能特性,并可以与作为支持的神经胶质细胞形成密集的连接。
那么,细胞培养出来了,如何让其打乒乓球呢?
显然,我们需要一套精密的装置。
装置中央圆形的凹槽,便是放置脑细胞和电极的地方。
Cortical Labs的研究人员采用的是来自瑞士一家公司Maxwell Biosystems提供的MaxOne多电极阵列进行实验。
MaxOne是一个高分辨率的电生理学平台,26000个铂金电极排列在8mm*8mm的面积上,最高分辨率可达220*120。
该系统基于互补的氧化物半导体(CMOS)技术,可以记录多达1024个通道数和多达32个单元的刺激。