Un plato de células cerebrales descubrió cómo jugar Pong en 5 minutos : Heaven32

¿Cuántas neuronas se necesitan para jugar un videojuego?

No realmente. Eso no es una broma, y ​​no hay un remate. En cambio, hay una respuesta real, gracias a un sistema de red neuronal llamado DishBrain.

Si ese juego es Pong, el número de células cerebrales ronda las 800.000.

Si bien su estrategia unilateral y lenta para el tenis de mesa digital no los hará ganar ningún campeonato de deportes electrónicos en el futuro cercano, refleja el potencial de fusionar tejidos vivos con tecnología de silicio.

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Este es el primer experimento de inteligencia biológica sintética que muestra que las neuronas pueden ajustar su actividad para realizar una tarea específica y, cuando reciben retroalimentación, pueden aprender a realizar mejor esa tarea. Es algo bastante sorprendente, con aplicaciones potenciales en la informática, además de estudiar todo tipo de cosas del cerebro, desde cómo las drogas y los medicamentos afectan la actividad cerebral hasta cómo se desarrolla la inteligencia en primer lugar.

“Hemos demostrado que podemos interactuar con neuronas biológicas vivas de tal manera que las obliga a modificar su actividad, lo que lleva a algo que se asemeja a la inteligencia”. dice el neurocientífico Brett Kagan de la startup de biotecnología Cortical Labs en Australia.

DishBrain es una mezcla embriagadora de neuronas extraídas de ratones embrionarios y neuronas humanas cultivadas a partir de células madre. Estas células se cultivaron en matrices de microelectrodos que podrían activarse para estimular las neuronas, proporcionando así información sensorial.

Imagen de microscopía de células neurales
Bajo el microscopio, marcadas con marcadores fluorescentes, las neuronas, los axones y las dendritas brillan de color púrpura, rojo y verde. (laboratorios corticales
)

Para un juego de Pong, los microelectrodos a ambos lados del plato indicaban si la pelota estaba a la izquierda oa la derecha de la paleta, mientras que la frecuencia de las señales transmitía la distancia de la pelota.

Con solo esta configuración, DishBrain es capaz de mover la paleta para encontrar la pelota, pero en general se desempeña bastante mal. Para jugar bien el juego, las neuronas necesitan retroalimentación.

El equipo desarrolló un software para enviar críticas a través de electrodos cada vez que DishBrain fallaba la pelota. Esto permitió que el sistema mejorara al jugar Pong, y los investigadores observaron el aprendizaje en tan solo cinco minutos.

“El aspecto bello y pionero de este trabajo se basa en dotar a las neuronas de sensaciones (la retroalimentación) y, lo que es más importante, la capacidad de actuar en su mundo”. dice el neurocientífico teórico Karl Friston del University College London en el Reino Unido.

“Sorprendentemente, las culturas aprendieron cómo hacer que su mundo fuera más predecible al actuar sobre él. Esto es notable porque no se puede enseñar este tipo de autoorganización; simplemente porque, a diferencia de una mascota, estos minicerebros no tienen sentido de la recompensa y el castigo. “

A hace pocos añosFriston desarrolló una teoría llamada principio de energía libreque propone que todos los sistemas biológicos se comporten de manera que reduzcan la brecha entre lo que se espera y lo que se experimenta; en otras palabras, para hacer que el mundo sea más predecible.

Al ajustar sus acciones para hacer que el mundo sea más predecible, dice Friston, DishBrain simplemente está haciendo lo que la biología hace mejor.

“Elegimos Pong por su simplicidad y familiaridad, pero, además, fue uno de los primeros juegos utilizados en el aprendizaje automático, por lo que queríamos reconocer eso”. Kagan dice.

“Se aplicó un estímulo impredecible a las células, y el sistema como un todo reorganizaría su actividad para jugar mejor el juego y minimizar tener una respuesta aleatoria. También puedes pensar que simplemente jugar, golpear la pelota y recibir una estimulación predecible , está inherentemente creando entornos más predecibles”.

Esto tiene algunas posibilidades realmente intrigantes, especialmente en inteligencia artificial y computación. El cerebro humano, que contiene alrededor de 80 a 100 mil millones de neuronas, es mucho más poderoso que cualquier computadora, y nuestras mejores computadoras luchan por replicarlo. Nuestro mejor esfuerzo hasta el momento requirió 82 944 procesadores, un petabyte de memoria principal y 40 minutos para replicar solo un segundo de la actividad del uno por ciento del cerebro humano.

Si la arquitectura es más parecida a la de un cerebro real, tal vez incluso un sistema biológico sintético como el desarrollado por Kagan y sus colegas, este objetivo puede no estar tan lejos de su alcance.

Pero hay otras implicaciones, quizás más inmediatas.

Por ejemplo, DishBrain podría ayudar a los químicos a comprender los efectos de varios medicamentos en el cerebro, a nivel celular. Podría, algún día, incluso ayudar a adaptar los medicamentos a la biología específica de un paciente, utilizando neuronas cultivadas a partir de células madre obtenidas mediante ingeniería inversa de la piel de ese paciente.

“El potencial de traducción de este trabajo es realmente emocionante: significa que no tenemos que preocuparnos por crear ‘gemelos digitales’ para probar intervenciones terapéuticas”. dice Friston. “Ahora tenemos, en principio, la ‘caja de arena’ biomimética definitiva en la que probar los efectos de las drogas y las variantes genéticas: una caja de arena constituida exactamente por los mismos elementos informáticos (neuronales) que se encuentran en su cerebro y en el mío”.

Por ahora, el siguiente paso es averiguar cómo las drogas y el alcohol afectan la capacidad de DishBrain para jugar Pong. “Estamos tratando de crear una curva de respuesta a la dosis con etanol; básicamente, ’emborracharlos’ y ver si juegan peor, como cuando la gente bebe”. Kagan dice.

En otras palabras, un plato de células cerebrales se convierte en una barra…

La investigación del equipo ha sido publicada en Neurona.

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