Maszyna z głową

To pomysł cybernetyków z Uniwersytetu Reading. Nie chodzi o to – jak twierdzą – by stworzyć monstrum, tylko by nauczyć się kontrolować napady padaczkowe. To kontynuacja eksperymentu, który w „Gościu” opisywaliśmy ponad rok temu. Wtedy niewielkiego robota kontrolowały komórki szczurze.

Najpierw szczury…
Tygodnik „New Scientist”, w którym ukazał się artykuł opisujący eksperymenty, nie zdradza, skąd badacze będą mieli ludzkie komórki mózgowe. Instytut naukowy ma je kupić od prywatnej firmy, która ma zająć się także uzyskaniem odpowiednich dokumentów i pozwoleń od komisji bioetycznej. A te są konieczne zawsze, gdy w badaniach używa się ludzkiego materiału biologicznego. Eksperyment ze szczurzymi komórkami był pierwszym tego typu na świecie. Naukowcy chcieli sprawdzić, czy wyizolowane komórki nerwowe są w stanie sterować maszyną. To, że nie będą tego potrafiły robić na samym początku doświadczenia – było jasne. Ale co będzie po kilku próbach? Nauczą się? To naprawdę ekscytujące, złapać proces uczenia się poszczególnych neuronów (albo stosunkowo niewielkiej ich grupy) na gorącym uczynku. Eksperyment się udał. Niewielki robot z dużymi kołami najpierw poruszał się niepewnie. Zderzał ze ściankami, nie „zauważał” (miał wbudowany sonar) przeszkód. Ale po kilku próbach zaczęło się to zmieniać. Komórki szczura „złapały”, o co chodzi. Gdy robot zbliżał się do przeszkody, „sztuczny mózg” kazał kołom skręcać. I maszyna skręcała. Stworzono maszynę z żywym mózgiem!

…teraz ludzie
Teraz postanowiono zrobić kolejny krok. Badacze sprawdzą, czy wszystkie spreparowane szczurze mózgi (a jest ich kilka), będą zachowywały się w ten sam sposób. Czy będą uczyły się tak samo szybko i czy w tych samych warunkach, i w tym samym otoczeniu będą robiły to samo. Teoretycznie tak być powinno. Trudno przecież podejrzewać, że pojedyncze neurony czy ich niewielkie grupy mają coś w rodzaju „osobowości” czy preferencji. Ale czy możemy mieć taką pewność? W tym samym czasie inna grupa badaczy, zupełnie niezależnie, chce skonstruować kopię robota sterowanego przez szczurze neurony i… „zaszczepić” w nim ludzkie komórki mózgowe. Na razie nie wiadomo, z ilu neuronów „sztuczny mózg” będzie się składał. Jak proces „wszczepiania” będzie się odbywał? Szczegóły nie są znane, ale badacze będą zapewne postępować podobnie jak w przypadku poprzedniego eksperymentu z neuronami szczura. Wtedy pobrali neurony z kory mózgowej. Chemicznie pozbawili je połączeń międzykomórkowych i umieścili w pojemniku wypełnionym pożywką i antybiotykami. Tam neurony mogły żyć. W ściankach pojemnika znajdowało się 60 elektrod, które odbierały sygnały elektryczne „produkowane” przez komórki nerwowe. Oczywiście sygnał elektrodami i przewodami przepływał w obydwie strony. Komórki mózgowe były informowane np. o zbliżaniu się do ściany. Odpowiednie napięcie na elektrodach pojawiało się także wtedy, gdy robot zderzał się z przeszkodą.

Szukały siebie
Eksperymenty z ludzkimi neuronami – co do samej metody – nie będą się bardzo różniły od tych z neuronami szczurzymi. Naukowcy będą chcieli sprawdzić, jak przebiega proces zapamiętywania informacji przez działające poza ludzkim organizmem komórki. Po pobraniu będą potraktowane odczynnikami chemicznymi. W ten sposób neurony stracą połączenia pomiędzy sobą. Później te połączenia muszą odbudować. I to jest właśnie proces uczenia się. W czasie poprzednich, szczurzych, doświadczeń badacze zauważyli, że ponowne tworzenie się połączeń pomiędzy neuronami wygląda tak, jak gdyby pojedyncze neurony szukały siebie nawzajem, a równocześnie komunikowały, gdzie same się znajdują. Tak jak gdyby same były żywym organizmem. – Wydaje się, że komórki mózgu mogą ponownie się organizować w każdych warunkach, które nie są dla nich zabójcze – mówił wtedy jeden z naukowców. Obserwowanie tego zjawiska na poziomie pojedynczych komórek dostarcza informacji, których badacze nigdy nie zdobyliby w inny sposób. To może pomóc w zrozumieniu niektórych chorób neurologicznych. Szczególnie tych, w których proces zapamiętywania jest upośledzony. Neurolodzy chcą także sprawdzić, czy i jak skuteczne jest blokowanie tzw. samoistnych wyładowań elektrycznych w wyizolowanych neuronach. Te wywołują u ludzi ataki padaczki.