Un equipo liderado por Melbourne ha demostrado por primera vez que 800,000 células cerebrales viviendo en una placa, llamada DishBrain, pueden realizar tareas dirigidas a un objetivo, en este caso, el sencillo juego de computadora similar al tenis, Pong. Los experimentos de los investigadores proporcionan evidencia de que las células cerebrales en una placa pueden exhibir una inteligencia inherente, modificando su comportamiento con el tiempo. Las futuras direcciones de este trabajo tienen potencial en la modelización de enfermedades, el descubrimiento de medicamentos y la expansión de la comprensión actual de cómo funciona el cerebro y cómo surge la inteligencia. Los hallazgos también plantean la posibilidad de crear una alternativa a las pruebas en animales al investigar cómo responden los nuevos medicamentos o terapias génicas en estos entornos dinámicos. El próximo objetivo de los investigadores es descubrir qué sucede cuando el sistema DishBrain se ve afectado por medicamentos y alcohol.
Interacción con células cerebrales vivas
El equipo de investigación desarrolló DishBrain, un sistema que aprovecha la computación adaptativa inherente de las células cerebrales en un entorno estructurado. Para lograr esto, los científicos tomaron células de ratón de cerebros embrionarios, así como algunas células cerebrales humanas derivadas de células madre, y las cultivaron sobre matrices de microelectrodos que podían estimularlas y leer su actividad. A través de la estimulación y el registro electrofisiológicos, las culturas se incorporaron en un entorno de juego simulado, imitando el juego de arcade pong.
Las células cerebrales se conectaron a una computadora de tal manera que las células recibían retroalimentación sobre si su paleta en el juego estaba golpeando la pelota. Los electrodos en el lado izquierdo o derecho de la matriz se disparaban para indicar a DishBrain en qué lado se encontraba la pelota, mientras que la distancia desde la paleta se indicaba por la frecuencia de las señales. La retroalimentación de los electrodos enseñó a DishBrain cómo devolver la pelota, haciendo que las células actuaran como si ellas mismas fueran la paleta.
Los científicos monitorearon la actividad de las neuronas y sus respuestas a esta retroalimentación utilizando sondas eléctricas que registraban picos en una cuadrícula. Los picos se volvían más fuertes cuanto más se movía una neurona su paleta y golpeaba la pelota. Cuando las neuronas fallaban, su estilo de juego era criticado por un programa de software creado por Cortical Labs. Esto demostró que las neuronas podían adaptar su actividad a un entorno cambiante, de manera orientada a un objetivo, en tiempo real.
La capacidad de aprendizaje de las neuronas in vitro
El equipo concluyó en su artículo: utilizando este sistema dishbrain, hemos demostrado que una sola capa de neuronas corticales in vitro puede autoorganizar su actividad para mostrar un comportamiento inteligente y consciente cuando está incorporada en un entorno de juego simulado. Este logro demuestra el poder computacional de las neuronas vivas para aprender de manera adaptativa en un intercambio activo con su entorno sensorial.
El Dr. Brett J. Kagan, CSO de Cortical Labs, comentó: hemos demostrado que podemos interactuar con neuronas biológicas vivas de tal manera que las obligamos a modificar su actividad, lo que lleva a algo que se asemeja a la inteligencia. Hasta ahora, los modelos del cerebro se han desarrollado según cómo los científicos de la computación creen que el cerebro podría funcionar, basándose generalmente en nuestra comprensión actual de la tecnología de la información, como la computación de silicio. Pero en realidad, no entendemos realmente cómo funciona el cerebro".
Aplicaciones futuras
Este avance tiene un gran potencial en la modelización de enfermedades, ya que permite estudiar cómo las células cerebrales responden a diferentes estímulos y cómo se ven afectadas por medicamentos y alcohol. También puede ser una herramienta valiosa en el descubrimiento de medicamentos, ya que permite probar cómo los nuevos medicamentos o terapias génicas interactúan con las células cerebrales en un entorno dinámico y realista. Además, este trabajo amplía nuestra comprensión actual de cómo funciona el cerebro y cómo surge la inteligencia.
El Dr. Hon Weng Chong, CEO de Cortical Labs, explicó que DishBrain ofrece una forma más sencilla de probar cómo funciona el cerebro y obtener información sobre condiciones debilitantes como la epilepsia y la demencia. Además, el Dr. Chong señaló que este nuevo enfoque podría abrir nuevas posibilidades en el campo de la salud, la tecnología y la sociedad en general.
- ¿Qué es DishBrain?
- ¿Cómo se desarrolló DishBrain?
- ¿Cuál es el potencial de DishBrain en la modelización de enfermedades?
- ¿Qué aplicaciones podría tener DishBrain en el descubrimiento de medicamentos?
- ¿Cómo podría DishBrain ayudar a entender cómo funciona el cerebro y cómo surge la inteligencia?
El equipo de investigadores ha demostrado que las células cerebrales en una placa pueden exhibir una inteligencia inherente y modificar su comportamiento en respuesta a estímulos y retroalimentación. Este avance tiene un gran potencial en la modelización de enfermedades, el descubrimiento de medicamentos y la comprensión de cómo funciona el cerebro y cómo surge la inteligencia. DishBrain ofrece una forma más sencilla de estudiar el cerebro y puede abrir nuevas posibilidades en el campo de la salud y la tecnología. Este trabajo representa un gran avance en la comprensión de la inteligencia y podría tener un impacto significativo en diversas áreas de la ciencia y la medicina.
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