Robot z żywymi komórkami mózgowymi

Robot z żywymi komórkami mózgowymi

Grupa badaczy z Georgia Institute of Technology stworzyła nowy rodzaj robota – Hybrot, dzięki któremu możliwe będzie lepsze zrozumienie działania ludzkiego mózgu.

Hybrot wygląda jak wiele innych robotów eksperymentalnych – układ scalony i szkielet z silnikami i bateriami. Jednakże jeden z tych elementów jest unikatowy – mały, metalowy cylinder z umieszczonym nam nim mikroprocesorem. Cylinder ten, który jest izolowanym inkubatorem mieści w sobie obwody kontrolne centralnego urządzenia, którym są żywe komórki mózgowe szczura. System pozwoli na utrzymanie funkcji życiowych neuronów do dwóch lat, podczas gdy inne systemy łączą te neurony z innymi obwodami elektronicznymi umieszczonymi w robocie.

Prof. Steve Potter, który przewodniczy badaniom wyjaśnił że robot ma nazwę Hybrot ze względu na to, że jest hybrydą komponentów biologicznych i elektronicznych. Naukowiec powiedział, że konstrukcja ta ma dostarczyć odpowiedzi na to, jak żywe sieci neuronowe mogą być zaimplementowane do systemów mechanicznych. Dodatkowo pomoże ona zebrać informacje jak działa ludzki mózg w takich procesach jak uczenie się, zapamiętywanie i przetwarzanie informacji.

Specjalny, opatentowany inkubator zawiera kilka tysięcy żywych neuronów zebranych z kory mózgowej szczura, umieszczonych na specjalnym szklanym talerzu wyposażonym w 60 mikroelektrod. Aktywność neuronów jest wykrywana przez elektrody i transmitowana do robota, który pełni funkcję ciała dla sieci neuronowych. Porusza się pod wpływem bodźców komórek mózgowych i przesyła do nich zwrotne informacje jak elektryczną stymulację.

Ponieważ neurony tworzą powiązaną sieć i reagują na zewnętrzne bodźce, naukowcy mogą czynić obserwacje szablonów zachowań oraz sposób w jaki komórki łączą się ze sobą i rekonfigurują. Obserwacje mogą być zapisywane dzięki specjalistycznemu sprzętowi, m.in. kamery o dużej szybkości zapisu, barwniki wrażliwe na napięcie prądu, czy mikroskopy laserowo-skanningowe. Badacze mają nadzieję, że dzięki nim uzyskają dowód na rozrost i uczenie się systemów biologicznych,

Prof. Potter wyjaśnił, że definicja uczenia się mówi że jest to trwała zmiana w zachowaniu pod wpływem nabytego doświadczenia. Dlatego też, aby sieć neuronów mogła się uczyć, musi być zdolna do konkretnego zachowania się. Dzięki użyciu systemu mikroelektrod oraz dwukierunkowej wymiany informacji, wzorowanej na sieciach istniejących w korze mózgowej ssaków, naukowcy zbudowali system łączący w sobie żywe sieci neuronowe, które się uczą i sztuczne ciało umiejące reagować na polecenia.

Projekt ten, wykorzystujący żywe komórki mózgowe w sztucznych mechanizmach nie jest pierwszym tego typu.