实验室培养的人类大脑组织被用来控制机器人

科学家们朝着“类器官杂合智能”迈出了新的一步。
Close up of human brain neuron
科学家们在实验室中利用多能干细胞培养出可连接到计算机芯片上的人脑类器官。图片来源:BSIP/Universal Images Group via Getty Images

科学家们将类似人脑的组织与计算机芯片相结合,旨在帮助教会小型机器人系统如何导航障碍物,以及如何跟踪和抓取物体。制造您自己的“芯片上的大脑”的步骤甚至已在网上开源——如果您知道如何培养三维干细胞类器官并精通将其连接到电极芯片上。

研究人员在十多年前就 首次从人类多能干细胞中培养出大脑类器官,但多年来培养一直局限于二维样本,限制了其功能。然而,近年来在培养 三维类器官 方面取得的进展,正在拓展利用生物工程组织神经网络活动与计算机芯片相结合的计算能力。

Model of bipedal robot with mock brain organoid computer in its head
研究人员制作了一个非常粗略的模型,展示了类器官机器人未来可能的样子。图片来源:天津大学

最新的类器官智能(OI)进展来自天津大学脑机交互与类人集成海河实验室和南方科技大学的合作团队。据 研究人员 称,他们的“开源芯片上的大脑智能复杂信息交互系统”MetaBOC 是同类产品中的第一款,并可能为更复杂的人类脑机接口(BCI)铺平道路,甚至有一天可以修复神经损伤。

在培养出类似大脑的组织后,研究团队将其类器官嫁接到一个电极芯片上,使其能够解释外部电信号。据报道,该芯片在模拟训练课程后,能够引导机器人系统在环境中导航并抓取物体。为了实现这一壮举,研究人员将机器学习算法集成到其类器官增强的神经网络计算网络中,这标志着在进一步探索“杂合智能”方面取得了显著成就。

天津大学副校长、脑机交互与类人集成海河实验室执行主任明东在 6 月 28 日的一份 声明 中表示:“[MetaBOC 芯片] 使其能够通过编码、解码和刺激-反馈与外部世界互动。”

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附带的图片似乎描绘了一个橡皮泥状的类器官,安装在一个双足机器人的头部内——但目前还不用担心人类-合成赛博格军队。这个小小的“终结者”只是一个模型,展示了未来 OI 机器可能的样子。

在此之前,科学家们还需要解决该研究领域目前面临的许多障碍。天津大学教授、该研究的联合作者李晓红在接受《南华早报》采访时指出,“发育不成熟和营养供应不足等瓶颈”问题仍然需要解决。

除了独立的机器人,研究人员还希望大脑类器官能帮助恢复患有神经系统疾病或因中风导致行动不便的人的大脑功能。在一篇最近发表在《Brain》杂志上的论文中,研究团队指出,将类器官暴露于低频超声波可以刺激神经网络生长,这表明未来可能有一种非侵入性的方法将类似的组织嫁接到真正的人脑上。

 

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