Группа нейронов «в пробирке» научилась играть в компьютерную игру
Австралийские биологи связали сотни тысяч нейронов с компьютером и с помощью остроумной системы вознаграждения заставили их обучаться скоординированным действиям. Такой «протомозг» легко освоил компьютерную аркаду Pong, в которой требуется отбивать мяч виртуальной ракеткой.
Ученые из Университета Монаша продемонстрировали, что группы из нескольких сотен тысяч нервных клеток «в пробирке» способны взаимодействовать и кооперироваться для обучения и выполнения общей задачи. В экспериментах такие системы научились играть в классическую компьютерную аркаду, о чем Бретт Каган (Brett Kagan) и его коллеги пишут в статье, опубликованной в журнале Neuron.
Авторы получали биологические нейронные сети «в пробирке», используя стволовые клетки грызунов и человека. Систему примерно из 800 тысяч клеток вырастили на массиве микроэлектродов, который обеспечил обмен сигналами с компьютером; ученые назвали ее DishBrain, «мозг в пробирке». А компьютерная игра Pong — простой двухмерный аналог пинг-понга, в котором требуется отбивать виртуальный мяч виртуальной ракеткой — послужила тестом на способность DishBrain адаптироваться и эффективно обрабатывать сенсорную информацию. Иначе говоря, обучаться.
Ключевым для этого стала обратная связь, которую нейроны получали в виде электрических сигналов, генерируемых специально разработанной программой SpikeStream. Она позволила кодировать движения игрового мячика: электрическая стимуляция в той или иной части DishBrain указывала на положение мяча в пространстве, а его частота — на расстояние до него. Аналогично кодировался выходной сигнал: локализация активности нейронов соответствовала направлению движения ракетки, а частота — его скорости.
DishBrain намного проще даже самого примитивного мозга, в нем нет дофаминовой или иной системы вознаграждения. Поэтому такую роль сыграл принцип свободной энергии, согласно которому живые системы стремятся к минимизации энтропии, неопределенности своего окружения. «К клеткам прилагается непредсказуемый стимул, и система как целое реорганизует свою активность таким образом, чтобы лучше играть в игру и минимизировать случайность, — говорит Бретт Каган. — Можно сказать, отбивая мяч и получая предсказуемый ответ, она создает для себя более предсказуемое окружение».
Если DishBrain ошибался в игре, то в ответ получал хаотические электрические сигналы длительностью несколько секунд. Если же нейроны отбивали виртуальный мяч, то в ответ приходил краткий и предсказуемый сигнал. И такой подход сработал: оказалось, буквально за пять минут система обучалась координировать активность отдельных клеток, приспосабливаясь и успешно обучаясь играть.
Системы, подобные DishBrain, могут найти самое широкое применение в будущем. «Потенциал этой работы действительно впечатляет, — отметил лондонский профессор Карл Фристон, автор принципа свободной энергии. — Фактически у нас появилась биомиметическая «песочница», где мы можем тестировать влияние препаратов и генетических вариантов, система, построенная ровно из тех же вычисляющих нейрональных элементов, которые работают в мозге и у вас, и у меня».
Telegram 
Дзен 
VK Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии