Menselijke Neuronen in een Schaal Master Pong: Een Doorbraak in Synthetische Biologische Intelligentie Ze beheersen Pong zonder menselijke of computerinvoer. In een baanbrekende studie in het tijdschrift Neuron hebben onderzoekers aangetoond dat menselijke en muisneuronen die in een laboratoriumschaal zijn gekweekt, kunnen leren om het klassieke videospel Pong uit de jaren '70 te spelen. Deze opmerkelijke prestatie, geleid door Dr. Brett Kagan en zijn team bij Cortical Labs in Melbourne, Australië, toont het potentieel van synthetische biologische intelligentie aan en opent nieuwe wegen voor het begrijpen van hoe neuronen informatie verwerken en zich aanpassen aan dynamische omgevingen. Het systeem, genaamd "DishBrain," combineert levende hersencellen met geavanceerde technologie, en biedt inzichten in intelligentie, leren en potentiële toepassingen in de neurowetenschappen en kunstmatige intelligentie (AI). Het DishBrain-systeem: Een Fusie van Biologie en Technologie Het DishBrain-systeem is een pioniersplatform dat ongeveer 800.000 levende neuronen integreert—afgeleid van embryonale muizenhersenen of menselijke geïnduceerde pluripotente stamcellen—op een micro-elektrode-array. Deze array, een siliciumchip in een petrischaal, fungeert als de interface tussen de biologische neuronen en een digitale omgeving. De elektroden kunnen zowel elektrische impulsen leveren om de neuronen te stimuleren als hun activiteit registreren, waardoor een gesloten systeem ontstaat waarin de neuronen real-time feedback ontvangen op basis van hun acties. In het experiment waren de neuronen verbonden met een computer die een vereenvoudigde versie van Pong draaide, een tennisachtig spel waarbij spelers een paddle bewegen om een bal heen en weer te slaan. De micro-elektrode-array was verdeeld in sensorische en motorische gebieden. Elektroden in het sensorische gebied stuurden signalen om de positie van de bal aan te geven, terwijl die in de motorische gebieden neuronale activiteit interpreteerden als commando's om de paddle omhoog of omlaag te bewegen. Om de taak haalbaar te maken, pasten de onderzoekers het spel aan: de paddle was groter, de bal bewoog langzamer en er was geen tegenstander, met als doel de rallylengte te maximaliseren in plaats van een wedstrijd te winnen. Leren door Feedback: Het Vrije Energieprincipe De neuronen leerden Pong te spelen binnen slechts vijf minuten en verbeterden hun prestaties in de loop van de tijd. Dit snelle leren werd aangedreven door een feedbackmechanisme dat geworteld is in het vrije energieprincipe, een theorie voorgesteld door co-auteur Professor Karl Friston. Volgens dit principe streven neuronen ernaar om onvoorspelbaarheid (of entropie) in hun omgeving te minimaliseren. In het experiment, wanneer de neuronen de bal succesvol raakten, ontvingen ze een voorspelbare elektrische stimulus, wat de connectiviteit versterkte en als een beloning fungeerde. Wanneer ze misten, ontvingen ze een onvoorspelbare, intensere stimulus, die het neurale netwerk verstoorde en aanpassing aanmoedigde om dergelijke uitkomsten te vermijden. In meer dan 20 minuten verhoogden de neuronen hun vermogen om rallies vol te houden, waarbij menselijke neuronen beter presteerden dan muisneuronen, met aanzienlijk langere rallytijden. Dit verschil komt overeen met eerder onderzoek dat suggereert dat menselijke neuronen een grotere informatieverwerkingscapaciteit hebben dan knaagdierneuronen. De gesynchroniseerde "spikes" van elektrische activiteit in het neurale netwerk werden sterker met elke succesvolle hit, wat aangeeft dat de neuronen hun gedrag aanpasten om het doel te bereiken om de bal consistenter te raken. Gevolgen voor Neurowetenschappen en AI Het DishBrain-experiment is een belangrijke mijlpaal in het begrijpen van hoe neuronen leren en informatie verwerken buiten de context van een levend organisme. Dr. Kagan suggereert dat dit werk "synthetische biologische intelligentie" aantoont, waarbij neuronen doelgericht gedrag vertonen dat lijkt op sentience—hier gedefinieerd als het vermogen om de omgeving waar te nemen en erop te reageren, hoewel niet gelijk aan bewustzijn. ze zijn opwindend.