Laboratuvarda Üretilen İnsan Beyin Hücreleri Pong Oynamayı Öğrendi

Bilim insanları ilk kez bir tabakta üretilen 800.000 beyin hücresinin tenis benzeri basit bir bilgisayar oyunu olan Pong'u oynayarak, hedefe yönelik görevleri yerine getirebildiğini gösterdi. Melbourne liderliğindeki çalışmanın sonuçları 12 Ekim’de Neuron dergisinde yayınlandı.


Biyoteknoloji girişimi Cortical Labs'ın Baş Bilimsel Görevlisi ve Baş yazar Dr. Brett Kagan, “Yaşayan biyolojik nöronlarla, onları aktivitelerini değiştirmeye zorlayacak ve zekaya benzeyen bir şeye yol açacak şekilde etkileşime girebileceğimizi gösterdik” diyor.


Cortical Labs CEO'su Dr. Hon Weng Chong, "DishBrain, beynin nasıl çalıştığını test etmek ve epilepsi ve demans gibi durumlar hakkında bilgi edinmek için daha basit bir yaklaşım sunuyor" diyor.


Araştırmacılar bir süredir nöronları çoklu elektrot dizileri üzerine monte edebilmiş ve aktivitelerini okuyabilmiş olsalar da, bu hücrelerin ilk kez yapılandırılmış ve anlamlı bir şekilde uyarılmasıdır.


Kagan, "Geçmişte, bilgisayar bilimcilerinin beynin nasıl çalışabileceğini düşündüklerine göre beyin modelleri geliştirildi" diyor. “Bu genellikle silikon hesaplama gibi mevcut bilgi teknolojisi anlayışımıza dayanıyor. "Ama gerçekte, beynin nasıl çalıştığını gerçekten anlamıyoruz."


Bilim insanları, bu şekilde temel yapılardan yaşayan bir model beyin inşa ederek, bilgisayar gibi kusurlu analog modeller yerine gerçek beyin fonksiyonlarını kullanarak deney yapabilecekler.


Kagan ve ekibi, DishBrain'e tanıtıldığında alkolün ne gibi etkileri olduğunu görmek için bir sonraki deney yapacak. Bu, beyinde neler olduğunu anlamak için tamamen yeni yöntemlerin yolunu açabilir.


Monash Üniversitesi Hesaplamalı ve Sistemler Nörobilim Laboratuvarı Direktörü Dr. Adeel Razi, "Hücre kültürlerine duyarlılık gösterdikleri bir görevi yerine getirmeyi öğretmeye yönelik bu yeni kapasite teknoloji, sağlık ve toplum için geniş kapsamlı sonuçları olacak yeni keşif olasılıkları açar." diyor.


Bulgular ayrıca, bu dinamik ortamlarda yeni ilaçların veya gen tedavilerinin nasıl tepki verdiğini araştırırken hayvan testlerine bir alternatif oluşturma olasılığını da artırıyor.

Kagan, “Hücrelerin davranışlarını nasıl değiştirdiğine bağlı olarak uyarıyı değiştirebileceğimizi ve bunu gerçek zamanlı olarak kapalı bir döngüde yapabileceğimizi de gösterdik” diyor.


Deneyi gerçekleştirmek için bilim insanlarından oluşan ekip, embriyonik beyinlerden fare hücreleri ve kök hücrelerden elde edilen bazı insan beyin hücreleri topladı. Onları hem uyarabilen hem de aktivitelerini okuyabilen mikroelektrot dizilerinin üzerinde büyüttüler.

Floresan belirteçlerin farklı hücre türlerini gösterdiği sinir hücrelerinin mikroskopik görüntüsü. Yeşil, nöronları ve aksonları, mor nöronları, kırmızı dendritleri ve mavi tüm hücreleri işaretler. Birden fazla işaretleyicinin bulunduğu durumlarda, renkler birleştirilir ve işaretleyicilerin oranına bağlı olarak tipik olarak sarı veya pembe olarak görünür


Bir dizinin solundaki veya sağındaki elektrotlar, Dishbrain'e topun hangi tarafta olduğunu söylemek için ateşlendi, raketten olan mesafe ise sinyallerin frekansıyla gösterildi. Elektrotlardan gelen geri bildirimler, DishBrain'e hücrelerin kendileri raketmiş gibi davranmasını sağlayarak topu nasıl geri döndüreceğini öğretti.


Kagan, “Hücrelerin sanal bir ortamda nasıl hareket ettiğini daha önce hiç görmemiştik” diyor. "Hücrelerde neler olduğunu okuyabilen, onları anlamlı bilgilerle uyarabilen ve daha sonra hücreleri etkileşimli bir şekilde değiştirebilen, böylece birbirlerini gerçekten değiştirebilmeleri için kapalı döngü bir ortam oluşturmayı başardık."


UCL, Londra'da teorik bir nörobilimci olan ortak yazar Profesör Karl Friston, "Bu çalışmanın güzel ve öncü yönü, nöronları duyularla ve en önemlisi onların dünyası üzerinde hareket etme yeteneğiyle donatmaya dayanıyor" diyor.


“Dikkat çekici bir şekilde, kültürler, dünyalarını ona göre hareket ederek nasıl daha öngörülebilir hale getireceklerini öğrendiler. Bu dikkat çekicidir çünkü bu tür bir öz-örgütlenmeyi öğretemezsiniz çünkü bu mini beyinlerin ödül ve ceza duygusu yok ”diyor.


Kagan, heyecan verici bir bulgunun DishBrain'in silikon tabanlı sistemler gibi davranmadığını söylüyor.


"Bedensiz nöronlara yapılandırılmış bilgi sunduğumuzda, onların aktivitelerini, aslında dinamik bir sistem gibi davranmalarıyla çok tutarlı bir şekilde değiştirdiklerini gördük" diyor.


“Örneğin, nöronların deneyim sonucunda aktivitelerini değiştirme ve uyarlama yeteneği zamanla artar, bu da hücrelerin öğrenme hızında gördüklerimizle tutarlıdır.”


Chong, keşiften heyecan duyduğunu, ancak bunun sadece bir başlangıç ​​olduğunu söylüyor.



Kaynak: https://scitechdaily.com/watch-live-human-brain-cells-in-a-dish-learn-to-play-pong/amp/