Вчені виростили в лабораторії мізки та змусили їх вирішувати інженерні проблеми

21 лютого 2026 р. 09:05

21 лютого 2026 р. 09:05

Учені виростили в лабораторії кілька зразків тканин головного мозку, які показали дивовижний результат. Вони довели, що живі нейронні ланцюги можна спрямовувати до розв'язання класичної задачі управління за допомогою ретельно структурованого зворотного зв'язку, повідомляє Science Alert .

У замкнутій системі, що забезпечує електричний зворотний зв'язок на основі продуктивності, органели постійно покращували управління класичним інженерним еталоном: балансуванням нестійкого віртуального полюса. Ці поліпшення не можна було порівняти з біокомп'ютером, але вони показали, що тканину в чашці Петрі можна налаштувати за допомогою структурованого зворотного зв'язку. Це може допомогти вченим вивчити, як неврологічні захворювання змінюють здатність мозку до пластичності.

"Ми намагаємося зрозуміти фундаментальні принципи того, як нейрони можуть бути адаптивно налаштовані для вирішення проблем. Якщо ми зможемо з'ясувати, що рухає цим у чашці Петрі, це дасть нам нові способи вивчення того, як неврологічні захворювання можуть впливати на здатність мозку до навчання", — каже Еш Роббінс, дослідник у галузі робототехніки та штучного інтелекту з Каліфорнійського університету в Санта-Крузі.

Завдання про візок і жердину концептуально просте. Уявіть, що ви утримуєте довгий предмет, наприклад, лінійку або ручку, вертикально на відкритій долоні. Якщо він не ідеально вирівняний, він почне перекидатися. Щоб він залишався у вертикальному положенні, вам доводиться постійно коригувати положення руки, оскільки предмет коливається і розгойдується.

У версії задачі про візок і жердину віртуальний візок може рухатися вліво або вправо, щоб утримувати шарнірну жердину у вертикальній рівновазі. Правила прості, і є чітка точка відмови, коли жердина перекидається занадто сильно. Але невеликі помилки швидко накопичуються, що робить цю задачу класичним прикладом нестійкої задачі управління.

Завдання про візок і жердину часто використовується в дослідженнях навчання з підкріпленням: його легко моделювати і швидко запускати, але, на відміну від завдань розпізнавання образів, воно вимагає постійних, точних коригувань, а не однієї правильної відповіді.

У новому дослідженні вчені використовували завдання про візок і жердину для перевірки можливостей органоїдів мозку. Їх виростили не з людських тканин, а зі стовбурових клітин миші, які культивували таким чином, щоб вони утворювали невеликі скупчення кортикальної тканини, здатні передавати нейронні сигнали. Вони не були достатньо складними, щоб у них розвинулося мислення або розум, але вони могли посилати і приймати електричні сигнали, а їхні внутрішні зв'язки могли змінюватися у відповідь на зовнішню стимуляцію.

Експеримент проводили з використанням віртуального візка-шеста. Різні схеми електричної стимуляції сигналізували про напрямок і ступінь нахилу жердини. Реакції органоїдів потім інтерпретували як сили, спрямовані вліво або вправо, для переміщення візка і протидії коливанням.

Важливо брати до уваги, що органоїди не розуміли суті завдання. Дослідники перевіряли, чи можна регулювати нейронні зв'язки тканини за допомогою зворотного зв'язку — тобто, чи можуть імпульси електричної стимуляції викликати зміни, які підштовхували б мережу до кращого управління.

Раніше вчені з Північно-Західного університету в лабораторії виростили крихітні органели людського спинного мозку. Після цього дослідники пошкодили орган і провели лікування, яке допомогло тканинам відновитися. Це важливий крок на шляху лікування травм спинного мозку, які спричиняють параліч.

Політика