Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Ouderwets potje Pong spelen? Neuronen in een lab gaan graag de uitdaging aan. Ze laten daarmee zien dat ze het startpunt van intelligentie zijn, stellen wetenschappers.
In 1972 verscheen een van de allereerste computerspelletjes: Pong. Het kan haast niet simpeler: je beweegt een batje en kaatst daarmee steeds de bal weg. Een soort tafeltennis op een computerscherm dus. Iedereen kan het spelen. Anno 2022 blijken zelfs gekweekte hersencellen ertoe in staat. Het Australische bedrijf Cortical Labs schrijft dat in een publicatie in het wetenschappelijke tijdschrift Neuron.
Lees ook:
Stroomstootjes
Van mieren en slakken tot dolfijnen en mensen; hersencellen, of neuronen, zijn de bouwblokken van intelligentie. Maar hoe laten we die intelligentie tot uiting komen in het lab? De onderzoekers, onder leiding van Brett Kagan, hadden een idee.
Ze haalden eerst hersencellen uit muizenembryo’s en hersencellen afkomstig van menselijke stamcellen (die elke cel kunnen worden). In totaal ging het om ongeveer 800.000 neuronen. Die lieten ze groeien op rasters van mini-elektroden. Die elektroden konden de neuronen zowel elektrisch stimuleren (door het geven van stroomstootjes) als de activiteit meten.
Trial-and-error
Hoe de neuronen vervolgens het spelletje pong leerden spelen? “Het elektrische gedrag van een deel van het netwerk van de gekweekte hersencellen werd gebruikt als stuursignaal voor het bewegen van het batje (zie de twee rasters bovenaan de afbeelding hieronder, red.)”, legt neurofysioloog Michel van Putten van de Universiteit Twente uit. “Een ander deel van het netwerk (onderaan de afbeelding, red.) krijgt elektrische prikkels van de elektroden toegediend, waarvan de frequentie wordt bepaald door het wel of niet raken van het balletje.”
Dat klinkt ingewikkeld maar waar het op neerkomt is dat de neuronen leren van hun fouten. Missen ze het balletje, dan kregen ze daarover feedback in de vorm van een elektrisch signaal. Vervolgens pasten ze hun elektrische activiteit zodanig aan dat ze zo’n fout niet snel nog een keer maakten. Deze training werkte dus op basis van trial-and-error.
Na een leerperiode van tientallen oefensessies bleek het netwerk van hersencellen in staat om succesvol Pong te spelen. Ook had het netwerk aparte neurongebieden ontwikkeld voor de twee taken: het besturen van het ‘batje’ en het inschatten van het wel of niet raken van het balletje.
Mini-hersenen
“Het is een fascinerende bevinding, die overtuigend laat zien dat het mogelijk is netwerken van gekweekte hersencellen te laten leren door ze onderdeel te maken van een teruggekoppeld systeem, zoals ook in de echte wereld gebeurt”, zegt Van Putten erover. “Dit kan in zekere zin al een intelligent systeem worden genoemd. De onderzoekers speculeren dat ook andere vormen van terugkoppeling uitdagend zullen zijn om te onderzoeken. Zelf denk ik daarbij dan aan geluiden of beelden.”
Pong was overigens niet de enige game die Kagan en collega’s de hersencellen lieten spelen. Ook het spelletje dat verschijnt wanneer de Google Chrome-browser crasht (de zogenoemde Dinosaur Game) ging de neuronen goed af. Maar het onderzoek daarover moet nog worden gepubliceerd.
Verder willen de onderzoekers de DishBrain, zoals ze het netwerk van hersencellen noemen, uiteindelijk gaan gebruiken als een soort mini-brein waarop geëxperimenteerd kan worden. Heeft het gebruik van bepaalde geneesmiddelen of alcohol bijvoorbeeld nog effect op de gameprestaties? In dat laatste geval hopen de onderzoekers dan bijvoorbeeld te ontdekken bij welke dosering DishBrain dronken wordt. Kortom, genoeg leuk onderzoek voor de toekomst!
Speel hier zelf een spelletje Pong met DishBrain. En bekijk hier een filmpje met uitleg over het experiment:
Bronnen: Neuron, Cortical Labs via EurekAlert!, Cell Pres via EurekAlert!
Beeld: Microscopische foto van de aangekleurde gekweekte hersencellen. Blauw zijn alle cellen; groen hersencellen met hun axonen (uitlopers); paars alleen de hersencellen; en rood alleen de dendrieten (andere type uitlopers) © Cortical Labs