Um diesen Roboter besser kennenzulernen, müssen Sie einen Laborkittel und Handschuhe anziehen und sich in einen sterilen Raum begeben. Ohne solche Vorsichtsmaßnahmen könnte sein empfindliches Gehirn leicht Bakterien oder Pilzen zum Opfer fallen.
Wirklich, das ist kein gewöhnlicher Roboter – ein Satz guter alter Chips. Seine Steuerung befindet sich in einem kleinen Behälter, der mit Nährbrühe und Antibiotika gefüllt ist. Das sind 300.000 lebende Neuronen. Lebendig - das heißt kommunizieren, Signale durch synaptische Verbindungen übertragen, ständig entstehen und zerfallen, elektrochemische Signale untereinander übertragen kurzum, alles ist so, wie wir es in unseren Köpfen haben.80 Elektroden, die aus dem Boden des Behälters herausgeholt werden, überwachen ständig den Stromfluss zwischen den Neuronen.
Nicht selbst behandeln! In unseren Artikeln sammeln wir die neuesten wissenschaftlichen Daten und die Meinungen maßgeblicher Gesundheitsexperten. Aber denken Sie daran: Nur ein Arzt kann eine Diagnose stellen und eine Behandlung verschreiben.
Die Aufgabe ihrer Wissenschaftler unter der Leitung von Kevin Warwick bestand darin, diese spontane elektrische Aktivität von Neuronen so zu steuern, dass sie das notwendige Signal an die Systeme des Roboters übermitteln. Wenn dies erreicht werden könnte, indem Neuronen mit Informationen von verschiedenen Sensoren stimuliert würden, so ihre Überlegung, könnte viel über die Funktionsweise unseres eigenen Gehirns gelernt werden.
Man muss sagen, dass Warwicks Gruppe auf diesem Gebiet bei weitem nicht allein ist. Viele Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten an der Kultivierung von Neuronen und der Schaffung von "Hybriden" aus lebendem Gewebe und Elektronik auf der Grundlage der resultierenden Kulturen. Über eine ähnliche Studie haben wir bereits im Artikel „Neurointerface“gesprochen.
Um eine künstliche „Großhirnrinde“zu schaffen, isolierten Wissenschaftler Nervengewebe aus einem Rattenfötus und fügten ihm Enzyme hinzu, die bewirken, dass Neuronen sich voneinander „trennen“. Nachdem sie die Nervenzellen auf diese Weise isoliert hatten, verteilten sie sie in einer dünnen Schicht und platzierten sie in einer nährstoffreichen Umgebung (auf einem Substrat mit Elektroden), wo sie begannen, die Verbindungen untereinander allmählich wiederherzustellen. Dies war an sich schon ein interessantes Ergebnis, das zeigte, dass Neuronen eine unwiderstehliche "Anziehungskraft" aufeinander ausüben, und wenn nichts sie daran hindert, werden sie definitiv gegenseitige Verbindungen eingehen.
Nach etwa fünf Tagen zeichneten die Wissenschaftler Muster elektrischer Aktivität auf, die darauf hindeuteten, dass die Dichte der synaptischen Verbindungen ziemlich hoch geworden war. Anscheinend waren die Neuronen "chaotisches Feuer", das sich gegenseitig unprovozierte Aktionspotentiale gab - eine Art Erregungswelle, die durch die Neuronen rollt. Von Zeit zu Zeit gab es jedoch eine gleichzeitige koordinierte Aktivität von Zellen - eine koordinierte "Salve".
Es gibt unterschiedliche Ansichten über die Natur solcher Nervenausbrüche. Einige Experten h alten sie für eine Manifestation der Pathologie und verweisen darauf, dass sie besonders häufig bei Epilepsie beobachtet werden. Andere sagen, dass das Netzwerk von Neuronen auf diese Weise die Funktion des Gedächtnisses bewahrt und manifestiert. Aber es ist möglich, dass die Salven eine Art Krampf sind, der durch die unerträglichste Qual für Neuronen verursacht wird - sensorische Deprivation (Mangel an eingehenden Informationen - sensorische Empfindungen). Sie flippen nur aus Langeweile aus!
Um diese Hypothese zu testen, wendeten die Wissenschaftler wie "Spritzer" kurze und schwache Entladungen auf verschiedene Elektroden an, die mit Neuronen in Kontakt standen. Dies simulierte eingehende Daten und reduzierte die Häufigkeit spontaner Salven erheblich. Es scheint, dass sensorische Daten die ständig schwache und geordnete Aktivität von Gehirnzellen bestimmen.
Inspiriert von den ersten erfolgreichen Ergebnissen gingen die Wissenschaftler weiter und verwendeten dieses „Gehirn auf Elektroden“, um einige pathologische Prozesse zu untersuchen. Sie beschlossen, einen Roboter zu entwickeln, dessen Bewegungen von Signalen gesteuert werden, die von dieser Gruppe von Neuronen kommen. Dann - so argumentierten sie - werden wir in der Lage sein, durch chemische, elektrische oder mechanische Einflüsse auf Neuronen zu sehen, wie sie ihre Aktivität und das Verh alten des gesteuerten Roboters beeinflussen.
Dazu wurden die die Zellkultur verlassenden Elektroden mit den Ausgangselektroden eines Ultraschallsensors verbunden und begannen, die elektrische Aktivität von Neuronen aufzuzeichnen, die auftritt, wenn Signale von ihr empfangen werden. Nachdem die Wissenschaftler die Punkte gefunden hatten, an denen in diesem Fall (z. B. wenn ein Hindernis vom Sensor erkannt wird) die elektrische Aktivität der Neuronen zunimmt, gelang es den Wissenschaftlern, sie mit den Elektroden zu verbinden, die einen einfachen Roboter auf Rädern auf der Plattform steuern in denen der Ultraschallsensor eingebaut ist. Das Ergebnis ist ein System, das unter der Kontrolle von Neuronen Hindernisse umgehen kann – und den liebevollen Spitznamen Gordon (Gordon) erhielt.
Angenommen, der Sensor sagt, dass vor uns eine leere Wand ist, und gibt ein Signal von 1 V an eine Gruppe von Neuronen. Aus diesem Grund tritt in einem bestimmten Teil davon eine Aktivitätsspitze von 0,1 V auf, die an das Steuersystem übertragen wird und den Rädern sagt, dass sie sich drehen sollen. Gleichzeitig ist die gesamte Struktur in mehrere Teile unterteilt: Das „Gehirn“wird in einem sterilen Raum unter idealen Bedingungen aufbewahrt und kommuniziert mit dem Roboter über eine drahtlose Bluetooth-Verbindung.
Wissenschaftler testeten das "Robotergehirn" in Aktion: Es fuhr ruhig um einen Holzzaun herum und kollidierte nur in 20 % der Fälle mit einer Wand. Jetzt wollen sie die Verbindungen zwischen Neuronen vor und nach solchen Reisen vergleichen und sehen, ob sie gestärkt werden. Darüber hinaus fragt man sich, ob es in einer Kultur von etwa 300.000 Neuronen möglich ist, bestimmte Bereiche zu isolieren, die sich auf verschiedene Arten von Aufgaben spezialisiert haben (wie es in unserem Gehirn der Fall ist). Und natürlich versprechen sie, zu versuchen, einen solchen Roboter zu bauen, dessen lebendiges Gehirn sich auf dem Eisenkörper selbst befindet.
Während einige Wissenschaftler lernen, den Roboter mit dem Gehirn zu steuern, machen andere das Gegenteil und suchen nach Möglichkeiten, das Gehirn zu steuern. Lesen: Schneller Ausschnitt.
