Около сто хиляди неврони на плъхове бяха свързани с електронно механично устройство, което все още се учи с мъка да заобикаля препятствията наполовина на специална тренировъчна площадка, но създателите очакват по-отговорно поведение от нея
Нов наемател на име Гордън наскоро се появи в една от научните лаборатории на Британския университет за четене. Външно най-много прилича на малка саксия на колела, но зад не твърде елегантния й вид има нещо, което ви кара да се отнасяте към нея с много по-голям интерес. В саксия с розов бульон, течна хранителна среда, съдържаща различни хранителни вещества и антибиотици, десетки хиляди неврони на плъхове се „сваряват“, като редовно обменят информация помежду си.
Ratbot Gordon е друг продукт на изтънчената фантазия на известния професор по кибернетика в Университета за четене Кевин Уорик, който обедини усилия с млад биолог, професор в училището по фармация в същия университет, Бен Уоли. Самите „родители“на новото създание предпочитат да използват термина „анимат“, тоест смес от животно с автомат, обаче в многобройни новинарски репортажи, описващи първите стъпки на бебето Гордън, друга словесна конструкция звучи много по-често - плъх-робот, който за целия си дисонанс може би, по-адекватно обозначава основните характеристики на този мистериозен хибрид на жива материя и електромеханично оборудване.
Данните за точния брой живи (активни) неврони на роботизирания от плъхове Гордън, цитирани от различни западни медии, все още са много различни. Една статия в британското списание New Scientist, публикувана на 13 август под закачливото заглавие „Настъпването на роботи с мозък на плъхове“, която инициира вълна от коментари относно екзотичния проект Warwick-Wally, отчете около 300 хиляди неврона, докато редица други публикации съдържат много по-скромен обхват - от 50 до 100 хиляди.
Впрочем, даже такие серьезные расхождения в оценках на самом деле выглядят не слишком принципиальными, если принять во внимание, что в мозге нормальной крысы насчитывается около 200 млн нейронов (венец мироздания - человек оснащен 100 млрд). То есть, исходя из чисто количественных показателей, потенциальные возможности «квазимозга» крысоробота Гордона пока скорее соответствуют лишь уровню продвинутых насекомых (скажем, пчел или ос). Однако даже такая, сильно облегченная версия крысиного мозга, представленная британскими учеными, не может не будоражить воображение всех ценителей жанра science fiction и преданных технофилов: восход новой расы гибридных организмов, биороботов (или, если угодно, аниматов), похоже, действительно уже не за горами.
В същото време, отдавайки почит на таланта и изобретателността на екипа на Кевин Уоруик и Бен Уоли, трябва да се отбележи, че такъв широко рекламиран експеримент в медиите в никакъв случай не е първият опит за изкуствено проектиране на биоелектронни хибриди.
Пионерът в създаването на роботи на плъхове всъщност беше американецът Стив Потър от Лабораторията по невроинженерство от Джорджийския технологичен институт (Атланта), който още през 2003 г. проектира хибридно устройство (хиброт) - триколесен робот, оборудван с масив от няколко хиляди неврона на плъхове, който прилича на хокейна шайба, която, т.е. всъщност той беше по-големият брат на Гордън. Година по-късно американски учен от Университета на Флорида Томас Де Марс демонстрира друга версия на „мозъка в чиния“- малка каша от същите неврони на плъхове, отглеждани в лабораторни условия (около 25 хиляди), която по-скоро търпимо контролира полета на компютърен симулатор на изтребител. F-22.
инструкции за сглобяване
Разполагайки с подробна информация за експериментите на Потър, Де Марс и редица други биотехнолози, екипът на Уоруик-Уоли улеснява значително задачата си в началния етап: всички основни техники и процеси вече са добре разработени от техните предшественици.
Промоционално видео:
Създаването на мисловния апарат на Гордън започва с факта, че британските изследователи хирургически изолират мозъчната кора от ембрион на плъхове. След това, използвайки специален ензимен разтвор, кортикалните неврони бяха изкуствено разединени един от друг, след което тънък участък от тези разединени неврони беше поставен върху 8x8 cm многоелектроден масив (MEA).
MEA е уникална хранителна среда, която служи като интерфейс между живата тъкан и електромеханичната „надстройка“на робота с плъхове. Най-важният му компонент е чаша на Петри със строг температурен режим (същият прословут "съд с бульон"), вътре в който са разположени живи неврони. Друг ключов компонент на MEA е мрежа от електроди, разположени от долната страна на субстрата, които осигуряват двупосочна комуникация между "невронната супа" и схемата, която задвижва колесния механизъм на Гордън. Чрез улавяне на невронни електрически импулси, електродите ги преобразуват в механични сигнали и обратно, предават полезна информация на „квазимозъка“на плъха, получен от външните сензори на колесния автомобил при контакт с околната среда. Освен това самият процес на тази двупосочна обмяна беше специално наблюдаван благодарение на безжичната технология Bluetooth.
Първоначално прекъснатите неврони на плъхове, веднъж в чашата на Петри, отново започнаха бързо да установяват взаимни контакти: първите признаци на тази нарастваща активност бяха отбелязани вече пет дни след трансплантацията им в MEA. Директен индикатор за биоелектричната активност на нервните клетки по време на предаването на нервни импулси са спонтанните спадове на напрежението (така наречения биоелектричен потенциал), определени от разликата в електрическите потенциали между две точки на живата тъкан. И именно тези електрически сигнали бяха ясно записани на компютърните екрани на наблюдателите.
Освен това изследователите наблюдават епизодични мощни електрически проблясъци, вероятно предполагащи, че невроните на робота на новородено плъх започнаха да работят в унисон (трябва да се отбележи, че тези изхвърляния са възникнали още преди Гордън да бъде свързан с електромеханичната обвивка). Все още няма съгласувана научна интерпретация на естеството на такива електрически пламъци. Според една от съществуващите гледни точки те могат да показват патологична активност на нервните клетки (например, отбелязана при пациенти с епилепсия), други учени смятат, че тези проблясъци са сигнали за запаметяване на нова информация (натрупване на памет), изпратена от мрежа от неврони. Според версията на Бен Уоли, която той очерта в едно от своите интервюта, епизодичните изблици на груповата активност на невроните на плъхове, отбелязани от британски изследователи, вероятнобяха един вид SOS сигнали: "… тези клетки сякаш ни помолиха да им дадем прясна храна за размисъл." Подобна хипотеза звучи, разбира се, диво, но след като Уоли и колегите му се опитаха да го тестват експериментално, като изпратиха импулси за реакция на неврони чрез контакти с електрод на MEA, „квазимозъкът“на Гордън се появи бързо - устройствата започнаха да регистрират много по-чести и силни проблясъци.
Този неочакван успех задейства екипа на Уоли да ускори следващата фаза на проекта - свързване на "невронната супа" с ултразвуковите сензори на колесния влак. Създаденият от тях хибриден плъх робот е изпратен за по-нататъшно усъвършенстване в специален лабораторен тестов обект - за практикуване на добри шофьорски умения.
Веднъж попаднал в затворен дървен навес, Гордън силно приличаше на сляпо коте, безсмислено пъхаше в оградата и не разбираше как трябва да реагира на друга непреодолима пречка по пътя си. Но малко по малко, плъховият робот започна да става все по-мъдър: многократното забиване на огради, редовно придружено от сигнали от ултразвукови сензори за приближаване до стените, постепенно доведе до формирането на един вид шофьорско изживяване в Гордън. Мислещият съд на колела все по-често започва да завива наляво или надясно, без да чака контакт с оградите. По времето, когато британските експериментатори най-накрая решат да покажат домашния си любимец на широката публика, Гордън се е научил да избягва сблъсъци с оградените стени около осемдесет от сто. разбира сеТози резултат все още не изглежда голямо постижение, особено ако споменем, че хибротът на Стив Потър от модела от 2003 г. успешно е избегнал контакт с препятствия в 90% от случаите, но екипът на Кевин Уорик очаква, че в бъдеще ще може да подобри значително качеството на шофиране на дрънкалката. По-специално британските изследователи планират да тестват отговора му, използвайки няколко различни набора от невронни клетки наведнъж - дизайнът на MEA позволява да се поставят много автономни „квази-мозъци“върху него. Британските изследователи планират да тестват отговора му, като използват няколко различни набора от невронални клетки наведнъж - дизайнът на MEA позволява да се поставят множество автономни "квазимозъци". Британските изследователи планират да тестват отговора му, като използват няколко различни набора от невронални клетки наведнъж - дизайнът на MEA позволява да се поставят множество автономни "квазимозъци".
Нова био играчка
Може би от чисто научна гледна точка вторият етап от експеримента с Гордън, очертан от групата на Уоруик, представлява много по-голям интерес. На този етап учените умишлено ще повредят отделни части от „квазимозъка“на плъховете-роботи, за да се опитат да възпроизведат изкуствено условията, при които работи ранен или болен жив мозък. Така британските създатели на Гордън очакват, че информацията, натрупана по време на дълъг експеримент за механизмите на функциониране на "невронния бульон", може да бъде полезна при разработването на нови методи за лечение на болестта на Алцхаймер, Паркинсон и различни форми на епилепсия.
Оптимизмът им обаче все още не е споделен от всички учени. Например, професор Юрий Кропотов, ръководител на лабораторията за програмиране на действие по невробиология в Института на човешкия мозък на Руската академия на науките, счита практическия медицински изход от експериментите на Уорик-Уоли (както и много други техни колеги, които следват подобен път днес) доста съмнително. "Въпреки че", каза той в интервю за кореспондента на "Експерт", "те са взели тъканни части на истинско животно, тези проби са много далеч от мозъка на човек, който е имал същата болест на Паркинсон. Жив мозък е система, която е изключително трудна за изкуствено възпроизвеждане. И такъв опростен модел, поне във вида, в който е представен сега, очевидно няма да реши проблема с лечението на невродегенеративните заболявания."
Другият ни събеседник, ръководител на отдела по ембриология на Изследователския институт по морфология на човека на Руската академия на медицинските науки, Сергей Савелиев, беше още по-критичен.: „Квази-мозъкът“, конструиран от британците, изобщо не е нервна система, а много далечен аналог на нея. Няма глиални клетки, няма съдова система и ако нямате основните елементи на системата, тогава за какво можем да говорим изобщо? Всеки неврон трябва да има около 30 глиални клетки, една от основните функции на които е трофична (хранителна). Освен това, както беше показано през последните петнадесет години, глиалните клетки участват активно в много други процеси, по-специално в запаметяването и мобилизирането на невроните. Нервните клетки изпълняват всички свои функции само когато образуват контакти между капилярите и невроните. Ако в системата няма основни елементи, контактите в нея ще се формират напълно различно от тези в реалността. Следователно „квазимозъкът“, създаден от Уоруик и Уоли, е изключително пресечена примитивна култура от неврони, която няма нищо общо с живия мозък. Такава „невронна супа“не може нито да мисли, нито да запомни нищо, да не говорим за формирането на някои асоциативни функции в нея “.
Според Сергей Савелиев тази област на изследване изобщо няма реални научни перспективи. Юрий Кропотов е по-малко категоричен в оценките си за работата на групата Уорик - Уоли. „В крайна сметка цялата наука е игра и 99,9 процента от научните изследвания са прилагането на щури идеи, които не са подходящи за никаква практика“, заключава ученият. „Обаче експериментите на британците и техните колеги може да се окажат полезни и ползотворни в бъдеще. Всъщност те всъщност се занимават не толкова с изучаването на процесите, които протичат в живия мозък, колкото с изследванията в съвсем различна област - създават хибрид на жива и неодушевена, невронна мрежа и електроника. Учените следват последователно приближение: първо имаше модели на единични неврони, после модели на клетки, сега - симбиоза на тъканната култура и компютър. И въпреки че все още не сме много ясни,къде и за какво са полезни подобни биоигра, тази посока, разбира се, представлява значителен интерес за съвременната наука."