Три лабораторных мини-мозга прочитали шрифт Брайля точнее, чем один: буквы переводили в электрические импульсы, подавали нейронам и по их активности угадывали символ. Команде из трех органоидов это удавалось в 83% случаев против 61% у одного органоида. Эксперимент поставила команда Университета Бристоля под руководством Бенджамина Уорда-Шеррье, результаты опубликованы в журнале Frontiers in Artificial Intelligence.
Органоиды — крошечные модели человеческого переднего мозга, выращенные из стволовых клеток. Они меньше миллиметра в поперечнике, лишены многих структур настоящего мозга, но имеют десяток тысяч нейронов и вспомогательные клетки. Обычно такие мини-органы применяют для проверки лекарств и изучения болезней мозга.
Бристольская команда проверила их в непривычной роли живого звена цепи между сенсором и дешифратором. Органоиды разместили на матрицах электродов внутри системы, которая поддерживает жизнь тканей и записывает их ответы. Исследователи прошли по всем 26 буквам Брайля тактильным датчиком и превратили узор выпуклостей в паттерны электрической стимуляции.
Искусственным клеткам удалось отличить ответы друг от друга — и неожиданно успешно. Почему три органоида работают лучше одного, авторы пока не понимают. «Разные органоиды имеют немного разные связи, стадии развития и фоновую активность, поэтому один и тот же сигнал рождает похожие, но не идентичные ответы, — объясняет первый автор статьи, аспирантка Тяньи Лю. — Их комбинация дает дополнительную информацию, но одновременно мешает строить предсказуемую стандартизированную систему».
Живые сети оказались также устойчивее к помехам. Ученые зашумили сигналы букв разными фильтрами и сравнили два способа чтения — напрямую из искаженного сигнала и из ответов органоидов на испорченную стимуляцию. Алгоритм без посредника путался чаще: живая нейронная сеть лучше сохраняла суть стимула среди искусственного шума, а это качество пригодится любой сенсорной системе за пределами лаборатории.
Глобальная цель — биогибридные компьютеры: человеческий мозг перерабатывает информацию куда экономнее кремния. Подражающие ему нейроморфные чипы уже экономят энергию, а живые нейроны обещают целые вычислительные блоки. Пока органоиды не вычисляли ничего сами: они лишь принимали и передавали сигналы. Следующий шаг — текстуры, края, разные виды прикосновений и замкнутые задачи, где органоид получает отклик на собственные действия, как ощущение от нажатой клавиши. Тогда станет ясно, можно ли доверять живой сети часть вычислений.
Ранее сообщалось, что в лаборатории вырастили мини-мозг с клеточной памятью, который прожил шесть лет.