Neurônios humanos em um prato Master Pong: um avanço na inteligência biológica sintética Eles dominam Pong sem intervenção humana ou de computador. Em um estudo inovador na revista Neuron, os pesquisadores demonstraram que neurônios humanos e de camundongos cultivados em uma placa de laboratório podem aprender a jogar o clássico videogame Pong dos anos 1970. Essa conquista notável, liderada pelo Dr. Brett Kagan e sua equipe no Cortical Labs em Melbourne, Austrália, mostra o potencial da inteligência biológica sintética e abre novos caminhos para entender como os neurônios processam informações e se adaptam a ambientes dinâmicos. O sistema, apelidado de "DishBrain", mescla células cerebrais vivas com tecnologia avançada, oferecendo insights sobre inteligência, aprendizado e aplicações potenciais em neurociência e inteligência artificial (IA). O sistema DishBrain: uma fusão de biologia e tecnologia O sistema DishBrain é uma plataforma pioneira que integra aproximadamente 800.000 neurônios vivos - derivados de cérebros embrionários de camundongos ou células-tronco pluripotentes induzidas por humanos - em uma matriz de microeletrodos. Essa matriz, um chip de silício alojado em uma placa de Petri, serve como interface entre os neurônios biológicos e um ambiente digital. Os eletrodos podem fornecer impulsos elétricos para estimular os neurônios e registrar sua atividade, criando um sistema de circuito fechado onde os neurônios recebem feedback em tempo real com base em suas ações. No experimento, os neurônios foram conectados a um computador executando uma versão simplificada do Pong, um jogo semelhante ao tênis em que os jogadores movem uma raquete para acertar uma bola para frente e para trás. O arranjo de microeletrodos foi dividido em regiões sensoriais e motoras. Os eletrodos na região sensorial enviaram sinais para indicar a posição da bola, enquanto os das regiões motoras interpretaram a atividade neuronal como comandos para mover a raquete para cima ou para baixo. Para tornar a tarefa viável, os pesquisadores ajustaram o jogo: a raquete era maior, a bola se movia mais devagar e não havia adversário, com o objetivo de maximizar a duração do rally em vez de vencer uma partida. Aprendendo através do feedback: o princípio da energia livre Os neurônios aprenderam a jogar Pong em apenas cinco minutos, melhorando seu desempenho ao longo do tempo. Esse aprendizado rápido foi impulsionado por um mecanismo de feedback enraizado no princípio da energia livre, uma teoria proposta pelo co-autor Professor Karl Friston. De acordo com esse princípio, os neurônios procuram minimizar a imprevisibilidade (ou entropia) em seu ambiente. No experimento, quando os neurônios acertaram a bola com sucesso, eles receberam um estímulo elétrico previsível, reforçando a conectividade e agindo como uma recompensa. Quando erraram, receberam um estímulo imprevisível e mais intenso, que interrompeu a rede neural e encorajou a adaptação para evitar tais resultados. Ao longo de 20 minutos, os neurônios aumentaram sua capacidade de sustentar ralis, com neurônios humanos superando os neurônios de camundongos, alcançando tempos de rali significativamente mais longos. Essa diferença se alinha com pesquisas anteriores que sugerem que os neurônios humanos têm maior capacidade de processamento de informações do que os neurônios de roedores. Os "picos" sincronizados de atividade elétrica na rede neural ficaram mais fortes a cada golpe bem-sucedido, indicando que os neurônios estavam adaptando seu comportamento para atingir o objetivo de acertar a bola de forma mais consistente. Implicações para a neurociência e a IA O experimento DishBrain é um marco significativo na compreensão de como os neurônios aprendem e processam informações fora do contexto de um organismo vivo. O Dr. Kagan sugere que este trabalho demonstra a "inteligência biológica sintética", onde os neurônios exibem um comportamento direcionado a objetivos semelhante à senciência - definida aqui como a capacidade de sentir e responder ao ambiente, embora não seja equivalente à consciência. eles são emocionantes.