脑细胞能够在体外环境里裂变生长?《黑客帝国》人造大脑活了
最近 , 科幻迷十分期待的《黑客帝国4》上映了 。
该系列最初的设定当中 , 具有超凡能力的人类NEO , 其意识以程序员ThomasAnderson的身份生活在虚拟空间里;而当人类反叛者领袖Morpheus帮助他脱离“母体”(Matrix)之后 , 他才明白过来 , 自己之前其实住在计算机里 , 无法分辨真实和虚拟 。
黑客帝国在20多年前所描绘的这个科幻概念 , 终于在最近 , 在一群澳大利亚脑科学研究者的手中 , 成为真实了 。
这些科学家们 , 开发出了一颗真的、活的大脑 。
(这并不厉害 , 毕竟过去已经开发出来的人造大脑比比皆是 。)
厉害的是:这颗人造大脑 , 它在生理的层面上 , 活在真实世界的一支培养皿里;它的脑部活动 , 却发生在一个由计算机模拟出来的游戏世界里 。
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DishBrain , 第一个可工作的“缸中之脑”
本月初 , 来自澳大利亚脑科学公司CorticalLabs , 以及澳、英、加等国多所知名学府的研究人员 , 在生物学论文预印本网站bioRxiv上发表了《体外神经元在模拟游戏世界中学习并表现出知觉性》一文 , 首次展示了该团队在脑科学方面前所未有的最新进展:
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团队在培养皿中培育了一些活体脑细胞 , 连接外部电路来传输微电流信号 。只用了短短几个小时 , 这些细胞就成功学会了如何玩《Pong》街机游戏 。
他们将这个系统称为 DishBrain.
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这些活体脑细胞 , 来自人类和啮齿动物源 , 在培养皿中和硅基电路板通过高密度微电极阵列实现了结合 。电路传输微弱的信号 , 对细胞产生刺激效果 , 使得它们以为自己是《Pong》游戏里的球拍 。
从下图中可以看到 , 对于模拟环境的游戏画面中发生的场景变化 , 脑细胞能够产生有“知觉性”(sentient)的反应 。
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“这些细胞 , 就像真的生活在母体/黑客帝国里一样 , ”CorticalLabs首席科学官BrettKagan表示 。
【脑细胞能够在体外环境里裂变生长?《黑客帝国》人造大脑活了】更令研究者感到惊讶的是 , 对于同一款游戏 , 这些体外活体脑细胞的学习速度 , 比一般计算机神经网络系统要快得多 。
通常 , 传统的计算机神经网络需要大约90分钟的时间 , 才能对于Pong游戏的机理 , 和自己应该要做什么 , 产生基本的了解;而训练到一般人的游戏水平 , 则可能需要几百甚至上千小时的时间 。
而对于DishBrain , 它了解游戏机理和自己的身份 , 只用了5分钟的时间 , 然后达到正常游戏水平 , 总计训练时间只用了“几个小时”(十多个小节 , 每小节15分钟) 。
这些脑细胞 , 并非取自活体 , 而是从啮齿类动物胚胎皮质细胞或人体诱导多能干细胞(hiPSC) 培育而成的 , 两种来源皆可 。培育出的脑细胞能够在营养充分的环境里裂变生长 , 并且能够在体外环境发展出生物神经网络(BNN)——这也是人类在体外环境所能够培养出的 , 最为接近智慧生物大脑工作方式的生物神经元结构 。
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