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體外神經(jīng)元首次展示大腦部分工作過程

時間:2022-10-20 08:42 來源:互聯(lián)網(wǎng)
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  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(xué)會了玩電子游戲Pong。研究團(tuán)隊首次證明,一個培養(yǎng)皿中的80萬個腦細(xì)胞可以執(zhí)行目標(biāo)導(dǎo)向的任務(wù),即使是在培養(yǎng)皿中的腦細(xì)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(kuò)展當(dāng)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!闭撐牡谝蛔髡摺拇罄麃喣珷柋酒訉嶒炇沂紫茖W(xué)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(xì)胞中分別提取了腦細(xì)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(guān)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(yīng)。

  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(qiáng)。當(dāng)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(biāo)導(dǎo)向的方式活動,以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。

  “對細(xì)胞施加了不可預(yù)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(jī)反應(yīng)降至最低!笨ǜf。

  這種學(xué)習(xí)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(yīng)環(huán)境,以更好地適應(yīng)周圍的世界。

  研究人員表示,這種教導(dǎo)細(xì)胞培養(yǎng)物執(zhí)行表現(xiàn)出智商的任務(wù)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(yuǎn)影響。在研究新藥或基因療法在動態(tài)環(huán)境中的反應(yīng)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。

  【總編輯圈點

  一個系統(tǒng),比如大腦,為了減少外界對其沖擊的意外程度,需要怎么做?一個有影響力且有爭議的認(rèn)知論認(rèn)為,它會努力最小化其信念以及與真實世界之間的差距。譬如說,大腦會首先對外部世界進(jìn)行建模,形成其對外部世界的信念,再源源不斷地獲取有關(guān)外部世界的信息。本文中的實驗,就源于這樣一個自由能原理。在哲學(xué)和神經(jīng)學(xué)領(lǐng)域,該理論中比較夸張的部分經(jīng)常會引發(fā)重大爭論,不過,無論對其證實或證偽,都是科學(xué)探索充滿樂趣的過程。

關(guān)閉此頁 (責(zé)任編輯:華仁)
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