体外神经元首次展示了大脑部分的工作过程
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根据最新一期的《神经元》杂志，人类和老鼠的神经元在一个盘子里学会了玩视频游戏Pong。研究小组首次证明，培养皿中的80万个脑细胞可以执行目标导向的任务。即使是培养皿中的脑细胞也可以显示其固有的智力，并随着时间的推移改变其行为。这项研究在疾病建模、药物发现以及扩大当前对大脑如何工作和智力如何产生的理解方面发挥了重要作用。神经细胞的显微图像，其中荧光标记显示不同类型的细胞。绿色标记神经元和轴突，紫色标记神经元，红色标记树突，蓝色标记所有细胞。存在多个标记时，颜色会被合并，通常显示为黄色或粉红色，这取决于标记的比例。图片来源：澳大利亚墨尔本Cortex实验室“从蠕虫到苍蝇再到人类，神经元都是广义智能的起点。”该论文的第一作者、澳大利亚墨尔本Cortex实验室首席科学官布雷特卡根(Brett Kagan)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？”在实验中，研究小组从小鼠胚胎和人类干细胞中分离出脑细胞，并在既能接收刺激又能读取其活动的微电极阵列上培养它们。首先，研究人员将这些神经元连接到一台计算机上，这样神经元就会接收到关于游戏中球拍是否在击球的反馈。然后，他们使用电子探针来监控神经元的活动以及它们对这种反馈的反应。神经元移动球拍和击球的次数越多，电子探针记录的“尖峰”就越强。当神经元出错时，它们的游戏风格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移动，以适应不断变化的环境。“对细胞施加不可预测的刺激，系统作为一个整体会重新组织其活动，以更好地玩游戏，并最大限度地减少随机反应。”卡根说。这种学习背后的理论根植于自由能原理。简而言之，大脑通过改变世界观或行为来适应环境，从而更好地适应周围的世界。研究人员表示，这种教会细胞培养物执行显示智商的任务的新能力在未来开辟了新的可能性，并将对技术、健康和社会产生深远的影响。当在动态环境中研究新药或基因疗法的反应时，这些发现也提高了创造替代动物试验的可能性。主编圈：一个系统，比如大脑，应该怎么做才能减少外界对它的冲击的意外程度？一种有影响力且有争议的认知理论认为，它会尽量缩小其信念与现实世界的差距。比如大脑会先对外部世界进行建模，形成对外部世界的信念，然后不断获取关于外部世界的信息。本文的实验源于这样一个自由能原理。在哲学和神经病学领域，这一理论的夸大部分往往会引发重大争论，但无论是证实还是证伪，都是一个有趣的科学探索过程。
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