培養皿里的腦細胞，學會了自己打游戲

夢雪

1972 年，美國雅達利公司發售了一款乒乓球電子游戲《乓》（Pong），受到了很多人的歡迎?，F在，多虧一個神經科學家團隊，培養皿中的腦細胞也享受到了這款游戲帶來的樂趣。完成這項創舉的科學家把這些“腦細胞玩家”稱為“DishBrain”（皿中之腦）。

他們證明，即使脫離了大腦，腦細胞仍然能夠表現出智力活動的跡象?！懊笾兄X”由兩種不同的腦細胞構成，一種由人類干細胞分化而來，另一種則來自小鼠胚胎的大腦?？茖W家在培養皿中培養這些細胞，而培養皿安裝在一種特殊的芯片上，芯片搭載的系統可以教細胞玩《乓》。 底下的芯片會向腦細胞發送信號，告訴它們乒乓球在屏幕上的位置。當乒乓球位于左側的時候，芯片左側的電極就會放電；在右側時，右側的電極放電。與此同時，乒乓球和球拍之間的距離則由電信號的頻率表示。

科學家用電探針向腦細胞提供反饋：球拍離乒乓球越近，反饋越強，意味著揮拍擊球的時機越好。

“這項研究最美妙、最創新的一點，是賦予了腦細胞感覺——也就是那套反饋系統。這一點的重要意義在于，腦細胞能夠自己做出‘判斷’。”研究團隊成員、英國倫敦大學學院的神經科學家卡爾·弗里斯頓（Karl Friston）說道，“這些細胞學會了采取行動，盡可能把自己的判斷變為現實。這種自我組織的形式不是人為訓練的結果，因為腦細胞不像寵物，它們沒有獎懲意識， 所以你不可能用傳統的方式訓練它們。因此，它們能取得這樣的成就，可以說非常了不起。”

科學家稱，盡管以往的實驗已經實現了用芯片檢測神經細胞的活動，但這是人類第一次用具有特定意義的信號刺激神經細胞。有了“皿中之腦”，科學家就可以用真正的腦細胞，而不是計算機模型，來研究神經退行性疾病，進而開發治療這些疾病的藥物了。

弗里斯頓說：“這項研究極具應用前景，它意味著在測試藥物的療效時，我們不必再為開發‘數字孿生體’而頭疼了。理論上，我們現在擁有了測試藥物和基因突變的終極仿生‘沙盒’。這種‘沙盒’的組成與我們的大腦一模一樣，都是神經細胞?！辈贿^，在用于測試藥物的效果之前，神經科學家想先觀察酒精對“皿中之腦”的影響。

澳大利亞生物技術創業公司 Cortical Labs 的首席科學家布雷特·卡根（Brett Kagan）說：“到目前為止的工作已經證明，我們可以干預神經細胞的活動，迫使它們改變自己的行為，從而產生類似于智力 的表現。目前，我們正在繪制腦細胞對乙醇的劑量反應曲線，簡單地說，就是用酒精‘灌醉’腦細胞，然后看看它們會不會像喝醉的人一樣，玩游戲的成績也變差。”

在掃描電子顯微鏡下看到的芯片以及芯片上的神經細胞

（本文經授權轉載自“SF中文”公眾號，有刪節）