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 Современные авиационные материалы должны быть легкими и сверхпрочными, чтобы выдерживать высокие нагрузки. Для этого в основной металл добавляют другие металлы — их называют легирующими элементами. Они помогают создать сложную внутреннюю структуру: микроскопические кристаллы (зерна), границы между ними и мелкие включения. Именно эти включения могут значительно повысить прочность сплава. Ученые Пермского Политеха создали математическую модель, которая показывает, как такие частицы влияют на поведение материала и внутри зерен, и на их границах. Реакция сплава на экстремальные нагрузки зависит от того, как расположены элементы структуры, а также от размера и состава включений. Модель поможет ускорить разработку новых сплавов: инженеры смогут заранее, на этапе проектирования, оценивать поведение материала и подбирать структуру, которая обеспечит нужные прочность, пластичность и долговечность.
Шведские и испанские биологи выяснили, что жизненный цикл красношейных козодоев строго подчиняется фазам Луны. В полнолуние эти ночные птицы активно охотятся и набирают вес, а в темные ночи новолуния сталкиваются с дефицитом энергии и впадают в легкое оцепенение. Колебания освещенности управляют не только ежедневным метаболизмом птиц, но и датами сезонных миграций и размножения.
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и Харбинского инженерного университета (Китай) раскрыли причину необычного поведения света внутри оптических микрополостей. Такие полости можно рассматривать как «лаборатории» для создания сильной связи между светом и веществом. Работа раскрывает потенциал этих полостей как полноценного инструмента для поляритонной физики.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
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