Робот с живым мозгом приоткроет тайны сознания

На этой фотографии изображен, пожалуй, самый совершенный робот нашего времени. Потому что он почти живой. Британцы построили робота по имени «Гордон» (Gordon), который управляется исключительно конгломератом из десятков тысяч крысиных нейронов. Жутковатая смесь живой материи и железа заставляет задуматься над вопросами: «Что есть мысль?» и «Что есть память?» Ведь сфера данного опыта вовсе не робототехника, а нейронаука.
При помощи этой необычной машины исследователи намерены лучше понять, как формируются воспоминания в мозге живых существ и как происходит обучение.
Так что крысобот Gordon – это не новейшая разведывательная система или прообраз ужасных киборгов будущего, а опытная площадка, которая должна оказаться куда более интересной (и полезной) для биологов, нежели для инженеров-компьютерщиков.
Одна из ключевых фигур проекта — профессор Кевин Уорвик (Kevin Warwick) из университета Рединга (University of Reading).
Кевин — всемирно известная личность (иной раз — скандально известная). Он является руководителем группы, создавшей в своё время немало экзотических кибернетических систем. Он пионер исследований по интеграции электроники и живых систем; первый «киборг», внедривший себе микрочип, напрямую связавший учёного с бытовой техникой в его доме; пропагандист широкого внедрения чипов-имплантатов и автор ряда работ, предрекающих «восход» расы разумных роботов и возможную печальную судьбу самого человечества.
Gordon выступает новобранцем в этой экспериментальной армии. Его мозг представляет собой специальное устройство, в котором живут и развиваются (благодаря питательной среде) крысиные нейроны.
Британский робот с армией живых нейронов вместо мозгов (в руке исследователя — устройство для их размещения) можно назвать искусственно созданным живым существом. С известной натяжкой, разумеется (фото University of Reading).
Новый британский робот с армией живых нейронов вместо мозгов (в руке исследователя — устройство для их размещения) можно назвать искусственно созданным живым существом. С известной натяжкой, разумеется (фото University of Reading).
Другое дело, что каждый раз отличны детали реализации замысла.
Например, нужно упомянуть общее число включённых в Гордона живых нейронов: их там насчитывается от 50 до 100 тысяч!
А это не просто рекорд. Столь внушительное количество позволяет говорить о качестве эксперимента, о том, что можно будет извлечь из наблюдений за таким «существом».
Нейроны для робота учёные получили из эмбрионов крыс. Клетки разъединили при помощи раствора ферментов и высадили на квадратной схеме, содержащей 60 электродов.
Сторона этой мультиэлектродной решётки (MEA) равна 8 сантиметрам.
Электроды служат для двухсторонней связи нейронного образования и электронной схемы, которая, в свою очередь, командует телом небольшого робота через интерфейс Bluetooth.
Не исключено, что полученные при помощи «Гордона» знания помогут учёным лучше разобраться и с механизмом нейродегенеративных заболеваний вроде болезней Альцгеймера или Паркинсона, — утверждают сами исследователи. На фото — крысиные нейроны на поверхности схемы (кадр University of Reading).
Не исключено, что полученные при помощи «Гордона» знания помогут учёным лучше разобраться и с механизмом нейродегенеративных заболеваний вроде болезней Альцгеймера или Паркинсона, — утверждают сами исследователи. На фото — крысиные нейроны на поверхности схемы (кадр University of Reading).
Посредством массива контактов живая ткань получает сигналы от датчиков робота, передающих информацию об окружающей среде, и, в свою очередь, передаёт сигналы на колёса Гордона.
Кроме импульсов, идущих с крысиного «почтимозга» (это всё же не полноценный головной мозг), у робота нет никаких управляющих средств. Ни человек, ни компьютер в поведение машины не вмешиваются.
Авторы эксперимента говорят, что в течение 24 часов после пересадки на площадку с электродами нейроны начали посылать друг другу нервные сигналы. Уже в течение первой недели учёные наблюдали несколько вспышек активности нейронов, напоминающих работу этих клеток в настоящем мозге животного.
Ключ к успеху опыта — возможность посылать электрические импульсы, воспринимаемые культурой клеток как естественные, и, соответственно, принимать импульсы, производимые ею. На снимке — пробирка с нейронами (белый кружок в центре), подсоединённая к считывающему устройству (кадр University of Reading).
Но без внешней стимуляции такая группа нейронов через несколько месяцев погибнет, поясняют исследователи. Потому специалисты приступили к обучению машины. Они попробуют воздействовать на неё различными внешними раздражителями, чтобы посмотреть, как будет реагировать сообщество клеток.
В некоторой степени Gordon обучает сам себя. Когда он натыкается на стену, в крысиный мозг поступает импульс от датчиков. При повторе ситуации у робота формируется нечто, что можно назвать опытом.
Чтобы помочь этому процессу, исследователи используют различные химические вещества, которые усиливают или тормозят формирование нервных связей в ходе выполнения тех или иных действий.
Gordon оснащён сенсорами, определяющими расстояние до объектов. Но эти данные не обдумываются компьютером, как у других ездящих ботов, а преобразуются в импульсы, посылаемые крысиному мозгу (кадр University of Reading).
Ещё бóльшие перспективы открывает возможность оснащения одного единственного бота Gordon сразу несколькими крысиными мозгами. Его конструкция предусматривает крепление нескольких устройств с MEA, поддерживающих свой обособленный коллектив нейронов.
Уорвик и его коллеги полагают, что наблюдение за развитием полуживого робота поможет им что-нибудь узнать и о работе мозга Homo sapiens. Ведь различия между мозгом крысы и мозгом человека по большей мере количественные, а не качественные. У крысы в голове трудится один миллион нейронов, а у человека — 100 миллиардов.
«Это упрощённая версия того, что происходит в человеческом мозге, — характеризует Уорвик своё новое детище, — в которой мы можем увидеть и проконтролировать основные характеристики так, как нам нужно».
Бен Уолли (Ben Whalley), участник проекта, поясняет, что поиск «логического мостика» между активностью отдельных нейронов и сложным поведением организма как результатом «коллективного творчества» нервных клеток является одним из фундаментальных вопросов для нейронауки (кадр University of Reading).
В многочисленных экспериментах прошлого не раз проводился анализ активности групп клеток в мозге живых существ. А в опытах, рассматривавших поведение животных в тех или иных ситуациях, биологи соотносили реакцию организма с «входными данными».
Но вот что происходит на промежуточном уровне? Где-то между одним-двумя нейронами, получившими сигнал и передавшими его дальше и организмом в целом?
Упрощённая модель организма, которой по сути является Gordon, предоставляет экспериментаторам возможность увидеть такую связь.
А что из этого выйдет? Наверное, на разбор и интерпретацию результатов экзотического эксперимента у специалистов уйдёт не один год.