体外神经元首次展示大脑部分工作过程

  据最新一期《神经元》杂志，人类和小鼠的神经元在一个碟子里学会了玩电子游戏Pong。研究团队首次证明，一个培养皿中的80万个脑细胞可以执行目标导向的任务，即使是在培养皿中的脑细胞，也可以表现出固有的智力，随着时间的推移改变它们的行为。这项研究在疾病建模、药物发现以及扩展当前对大脑如何工作、智力如何产生的理解方面具有重要作用。

  “从蠕虫到苍蝇再到人类，神经元是广义智能的起点。”论文第一作者、澳大利亚墨尔本皮层实验室首席科学官布雷特·卡根说，“所以问题是，我们能否以某种方式与神经元互动，以利用这种固有的智能？”

  实验中，研究小组从小鼠胚胎和人类干细胞中分别提取了脑细胞，并将它们培养在既可以接受刺激，又可以读取它们的活动的微电极阵列上。

  首先，研究人员将这些神经元连接到一台电脑上，这样神经元就会收到关于游戏中的球拍是否正在击球的反馈。然后，他们使用电子探头监测神经元的活动和对这种反馈的反应。

  神经元移动球拍和击球的次数越多，电子探头记录的“尖峰”就越强。当神经元失误时，他们的游戏方式会被皮层实验室开发的软件程序“批评”。这表明神经元可以实时地以目标导向的方式活动，以适应不断变化的环境。

  “对细胞施加了不可预测的刺激，系统作为一个整体会重组其活动，以更好地玩游戏，并将随机反应降至最低。”卡根说。

  这种学习背后的理论植根于自由能原理。简而言之，即大脑通过改变世界观或行为来适应环境，以更好地适应周围的世界。

  研究人员表示，这种教导细胞培养物执行表现出智商的任务的新能力，开启了未来新的可能性，将对技术、健康和社会产生深远影响。在研究新药或基因疗法在动态环境中的反应时，这些发现还提高了创建动物试验替代方案的可能性。（实习记者 张佳欣）