Пучок клеток мозга в блюдечке научился играть в классическую видеоигру Pong, демонстрируя, что нейроны, лишенные тела, по своей природе наделены интеллектом. Разработав эту невоплощенную модель разумности, исследователи рассчитывают больше узнать о фундаментальной природе сознания и открыть новые возможности для изучения неврологических расстройств.
"Мы показали, что можем взаимодействовать с живыми биологическими нейронами таким образом, что заставляем их изменять свою активность, что приводит к появлению чего-то, напоминающего интеллект"
- сказал автор исследования доктор Бретт Каган в своем заявлении.
Исследователи поместили смесь нейронов мыши и человека поверх электродной решетки, которая могла стимулировать клетки и регистрировать их активность. При подключении к игре в понг устройство обеспечивало нейроны электрической обратной связью относительно положения мяча по отношению к лопатке, заставляя клетки мозга координировать свою активность для успешного удара по мячу.
"Культуры демонстрируют способность к самоорганизации деятельности, направленной на достижение цели в ответ на скудную сенсорную информацию о последствиях своих действий, что мы называем синтетическим биологическим интеллектом"
- пишут авторы исследования.
Впечатляет то, что эта способность к обучению наблюдалась уже через пять минут игры.
Игра Pong часто используется в качестве барометра интеллекта, ранее ее осваивали обезьяны и другие нечеловеческие организмы. Однако если животных можно научить играть в эту игру с помощью обучения, основанного на вознаграждении, то изолированные клетки мозга не реагируют на угощения, поэтому их приходится убеждать играть в мяч с помощью более абстрактных стимулов.
По мнению исследователей, мотивацию клеток играть в Pong можно объяснить с помощью "принципа свободной энергии", который гласит, что нейроны по своей природе пытаются уменьшить непредсказуемость - или энтропию - своей среды.
В контексте игры Pong, промах приводит к увеличению энтропии, поскольку игра возобновляется, и мяч движется в случайном направлении. И наоборот, попадание заставляет мяч двигаться в предсказуемом направлении, тем самым уменьшая общую энтропию в игре.
"Непредсказуемый стимул воздействует на клетки, и система в целом реорганизует свою деятельность, чтобы лучше играть в игру и минимизировать случайный ответ"
- говорит Каган.
"Вы также можете думать, что просто играя в игру, ударяя по мячу и получая предсказуемую стимуляцию, по своей природе создает более предсказуемую среду".
Другими словами, клетки Ponging просто научились избегать неопределенности, что в данном случае достигалось попаданием по мячу, а не промахиванием по нему.
Авторы исследования говорят, что их модель "синтетического биологического интеллекта" может произвести революцию в исследованиях сознания, позволяя ученым проводить моделирование заболеваний и лекарств, не полагаясь на испытания на животных или несовершенные вычислительные модели.
"Это начало нового рубежа в понимании интеллекта"
- сказал Каган.
"Он затрагивает фундаментальные аспекты не только того, что значит быть человеком, но и того, что значит быть живым и разумным вообще, обрабатывать информацию и быть разумным в постоянно меняющемся, динамичном мире".
В качестве первого шага исследователи планируют напоить свою систему, чтобы проследить, как нейроны организуют себя в состоянии алкогольного опьянения.
"Мы пытаемся создать кривую реакции на дозу этанола - по сути, "напоить" их и посмотреть, будут ли они играть в игру хуже, как это происходит, когда люди выпивают"
- сказал Каган.