神经元:培养皿中的人类脑细胞只需5分钟就能学会乒乓球 比AI还快

来源：生物世界2022-10-14 1:26

这项研究证明，即使是培养皿中的脑细胞也可以显示其内在智能，并随着时间的推移改变其行为。

来自澳大利亚生物技术初创公司Cortical Labs的研究团队发表了一篇研究论文，题为：体外神经元在细胞子问题神经元中的模拟游戏世界中学习并表现出知觉。

在这项研究中，他们开发了一个微型人脑，并将其命名为DishBrain(培养皿脑)。这个大脑包含了大约80万个脑细胞，学习“乒乓球”这个游戏只用了5分钟，而AI学习这个游戏需要90分钟。

这项研究证明，即使是培养皿中的脑细胞也可以显示其内在智能，并随着时间的推移改变其行为。

神经元打乒乓球的过程(署名Kagan et al。铝/神经元)

在这项研究中，使用了两种神经元，一种是从人诱导多能性(hiPSC)分化的皮质神经元，另一种是从小鼠胚胎中提取的原代皮质细胞。研究人员将这些细胞放置在HD-MEA芯片上，并将其命名为Cyborg (Cyberg，半人半机器生物)。

在这个系统中，神经元被整合到数字系统中，以利用它们与生俱来的智能。这些神经元可以刺激其他神经元，读取周围其他神经元的活动。电信号被发送到微电极阵列，告诉上面的神经元乒乓球在哪里，然后神经元产生电信号来移动球拍。神经元移动球拍和击球的次数越多，电子探针记录到的锋电位就越强。当神经元出错时，它们的游戏风格会受到软件程序的“批评”。神经元可以实时地以面向目标的方式移动，以适应不断变化的环境。

Pong是一个模拟打乒乓球的小游戏。通过移动球拍，球员使球落在球拍上并被弹开。该研究的作者卡根(Kagan)表示，选择Pong是因为它容易理解，也是首批用于机器学习的游戏之一。

研究人员通过对比实验发现，在玩游戏的过程中，人类的神经元确实比老鼠的神经元聪明。此前有科学家提出，人脑的学习能力优于其他动物，这可能与人脑的神经元结构与其他动物有较大差异有关。因此，研究小组提出了一个假设，即这可能是因为人类神经元树突更长、更密集。

此外，研究人员还发现，DishBrain系统只需要大约五分钟就能掌握Pong游戏，而人工智能(AI)需要大约90分钟才能掌握。论文作者卡根说：我们的研究结果表明，在模拟游戏世界中，外皮层的一层神经元可以自我组织，并显示出智能和感知行为。

Brett J. Kagan(左，本文负责人，Cortical Labs首席战略官)，Hon WengChong(右，Cortical Labs首席执行官)

虽然听起来有点科幻，但这部作品是理解智能新前沿的开始。研究人员还提出了用这种方法替代动物实验的可能性，在研究新药或基因治疗时，可以用来观察细胞在动态环境中的反应。这项工作的未来在疾病建模、药物发现以及扩展当前对大脑如何工作和智力如何产生的理解方面具有巨大的潜力。

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