《神经元》杂志:人类和小鼠的神经元可以执行目标导向

根据最新一期的《神经元》杂志，人类和老鼠的神经元学会了在一个盘子里玩电子游戏 Pong。研究小组首次证明，一个培养皿中的 800,000 个脑细胞可以执行目标导向的任务人脑细胞体外有智力，甚至培养皿中的脑细胞也可以表现出固有的智能，随着时间的推移会改变它们的行为。这项研究对疾病建模、药物发现以及扩大当前对大脑如何工作以及智力如何产生的理解具有重要意义。

“从蠕虫到苍蝇再到人类，神经元是广义智能的起点，”该论文的第一作者、澳大利亚墨尔本皮质实验室的首席科学官布雷特·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提取脑细胞，并将它们培养在既能接收刺激又能读取它们活动的微电极阵列上。

首先，研究人员将神经元连接到计算机，以便神经元接收有关游戏内球拍是否击球的反馈。然后他们使用电子探针来监测神经元活动和对这种反馈的反应。

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。当神经元出现故障时人脑细胞体外有智力，它们的游戏方式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以目标导向的方式行动，以适应不断变化的环境。

“不可预测的刺激被施加到细胞上，整个系统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植根于自由能原理。简而言之，大脑通过改变其世界观或行为来适应其环境，以更好地适应周围的世界。

研究人员表示，这种教授细胞培养物执行展示智力的任务的新能力在未来开辟了新的可能性，这将对技术、健康和社会产生深远的影响。在研究新药或基因疗法在动态环境中的反应时，这些发现还提高了创造动物试验替代方案的可能性。

【主编圈】

一个系统，比如大脑，需要做什么来降低外界对其影响的惊讶程度？一位有影响力和有争议的认识论者认为，它努力缩小其信仰与现实世界之间的差距。

例如，大脑首先对外部世界进行建模，形成对外部世界的信念，然后不断地获取关于外部世界的信息。本文的实验就是从这样一个自由能原理推导出来的。在哲学和神经学中，理论中更夸张的部分经常引发重大辩论，但证实或证伪它们是科学探究的一个快乐过程。