Πώς εγκεφαλικά κύτταρα διδάχθηκαν να παίζουν τένις στο βιντεοπαιχνίδι «pong»

Επιστήμονες από την Αυστραλία και τη Βρετανία "έμαθαν" για πρώτη φορά σε εκατοντάδες χιλιάδες εγκεφαλικά κύτταρα να παίζουν το γνωστό βιντεοπαιχνίδι Pong που μοιάζει με τένις. Όσο περισσότερο τα 800.000 κύτταρα - προερχόμενα από ανθρώπους και τρωκτικά - έπαιζαν το παιχνίδι, τόσο βελτιώνονταν.

Το "καλτ" παιχνίδι της δεκαετίας του 1970, στο οποίο οι παίκτες χτυπούν ένα μπαλάκι στην οθόνη πέρα-δώθε και κάθε φορά ακούγεται ο χαρακτηριστικός ήχος "πονγκ", είναι πολύ απλό και άκρως δημοφιλές στην πορεία του χρόνου. Όχι μόνο άνθρωποι, αλλά και ζώα, έχουν διδαχτεί από τους επιστήμονες να παίζουν το παιχνίδι, όπως χοίροι με τη μουσούδα τους και μαϊμούδες με το νου τους. Τώρα, στον μακρύ κατάλογο των παικτών έρχονται να προστεθούν τα ίδια τα κύτταρα, που δεν αντιδρούσαν σε οπτικά αλλά σε ηλεκτρικά ερεθίσματα, τα οποία αποτελούσαν υποκατάστατο της εικονικής μπάλας.

Οι ερευνητές από την εταιρεία βιοτεχνολογίας Cortical Labs και τα πανεπιστήμια Μόνας, Μελβούρνης και Λονδίνου (UCL), με επικεφαλής το δρ Μπρετ Κέιγκαν, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό νευροεπιστήμης "Neuron", έβαλαν τα κύτταρα σε ένα ειδικό εργαστηριακό δισκίο (DishBrain) -μια διάταξη μικροηλεκτροδίων που μπορεί τόσο να καταγράψει την κυτταρική δραστηριότητα, όσο και να την ενεργοποιήσει μέσω ηλεκτροδίων.

Τα ηλεκτρόδια στην αριστερή ή στην δεξιά πλευρά του BrainDish ενεργοποιούνταν για να δείξουν σε ποια πλευρά ήταν η μπάλα, ενώ την απόσταση από τη «ρακέτα» έδειχνε η διαφορετική συχνότητα των ηλεκτρικών σημάτων. Επιτεύχθηκε έτσι ένα είδος ανάδρασης (feedback) και μέσα σε πέντε λεπτά τα κύτταρα, λειτουργώντας τα ίδια ως ρακέτα, είχαν αρχίσει να μαθαίνουν πώς να παίζουν την προσομοίωση του Pong, αντιδρώντας όχι με τυχαίο αλλά με συγκεκριμένο τρόπο. Οι ερευνητές μετέτρεψαν τα ηλεκτρικά σήματα και τις κυτταρικές αντιδράσεις σε μια οπτική αναπαράσταση του παιχνιδιού. Στην πορεία, τα κύτταρα κατάφεραν να παίζουν για περισσότερη ώρα και τα ανθρώπινα είχαν καλύτερη επίδοση από εκείνα των τρωκτικών.

Ο Κέιγκαν ανέφερε ότι τα κύτταρα εμφάνισαν «κάτι που μοιάζει με νοημοσύνη», αν και χωρίς ίχνη συνείδησης για το τι κάνουν. Όπως είπε, «ποτέ πριν δεν είχαμε καταφέρει να δούμε τα κύτταρα να δρουν σε ένα εικονικό περιβάλλον. Μπορέσαμε να δημιουργήσουμε ένα κλειστό περιβάλλον που μπορεί να διαβάσει τι συμβαίνει στα κύτταρα, να τους δώσουμε ερεθίσματα μέσω πληροφοριών με συγκεκριμένο νόημα και στη συνέχεια να αλλάξουμε τα κύτταρα με διαδραστικό τρόπο, έτσι ώστε πραγματικά να αλληλεπιδρούν. Διαπιστώθηκε, μεταξύ άλλων, η ικανότητα των νευρώνων να αλλάζουν και να προσαρμόζουν τη δραστηριότητα τους ως αποτέλεσμα της εμπειρίας τους που αυξάνει με το πέρασμα του χρόνου».

Συνολικά τα κύτταρα έπαιξαν 486 παιχνίδια, με τους επιστήμονες να μελετούν τις αντιδράσεις τους σε διαφορετικά ερεθίσματα ή στην απουσία ερεθισμάτων, προκειμένου να διερευνηθεί κατά πόσο η συμπεριφορά τους επιδρά στο περιβάλλον. Σε επόμενο στάδιο, οι ερευνητές, που πιστεύουν ότι μπορούν να δημιουργήσουν ένα νέο επιστημονικό πεδίο με τα πειράματα τους, θα μελετήσουν τα κύτταρα όταν αυτά θα είναι «μεθυσμένα» (χορήγηση αλκοόλ) ή θα έχουν πάρει φάρμακα, ώστε να διαπιστωθεί κατά πόσο θα παίζουν χειρότερο Pong, όπως συμβαίνει με τους ανθρώπους υπό την επιρροή αλκοόλ ή φαρμάκων.