Les signaux envoyés aux cellules via les microélectrodes ont été utilisés pour présenter le cerveau modèle à Pong – le jeu d’arcade de type tennis de table, sorti pour la première fois dans les années 70, dans lequel les joueurs déplacent une pagaie pour faire rebondir une balle d’avant en arrière sur l’écran.
En tirant des électrodes sur différents côtés du réseau et en utilisant différents signaux de fréquence, l’équipe a pu représenter de quel côté se trouvait la balle et à quelle distance elle se trouvait de la raquette.
Dans le même temps, un retour d’information a été envoyé au réseau pour que les cellules agissent comme si elles étaient la palette, apprenant ainsi à DishBrain comment renvoyer la balle.
L’auteur de l’article et neuroscientifique théorique, le professeur Karl Friston de l’University College de Londres, a déclaré: «L’aspect magnifique et pionnier de ce travail repose sur le fait de doter les neurones de sensations – la rétroaction – et, surtout, de la capacité d’agir sur leur monde.
« Remarquablement, les cultures ont appris à rendre leur monde plus prévisible en agissant en conséquence. C’est remarquable parce que vous ne pouvez pas enseigner ce genre d’auto-organisation ; simplement parce que, contrairement à un animal de compagnie, ces mini-cerveaux n’ont aucun sens de la récompense et de la punition.
Au lieu de cela, explique le professeur Friston, on pense que les cellules à ce niveau travaillent naturellement pour essayer de minimiser l’imprévisibilité de leur environnement.
L’étude a été dirigée par le neuroscientifique Dr Brett Kagan, directeur scientifique de Cortical Labs, qui travaille à la construction d’une nouvelle génération de puces informatiques «biologiques».
Il a déclaré : « Nous avons montré que nous pouvons interagir avec des neurones biologiques vivants de manière à les obliger à modifier leur activité, conduisant à quelque chose qui ressemble à l’intelligence.
Les scientifiques sont capables de monter des neurones sur des réseaux et de lire leur activité électrique depuis un certain temps maintenant, mais c’est la première fois que les chercheurs parviennent à stimuler de telles cellules de manière significative et structurée.
Comme l’a noté le Dr Kagan : « Dans le passé, des modèles du cerveau ont été développés en fonction de la façon dont les informaticiens pensent que le cerveau pourrait fonctionner.
«Cela est généralement basé sur notre compréhension actuelle des technologies de l’information, telles que l’informatique au silicium. Mais, en vérité, nous ne comprenons pas vraiment comment fonctionne le cerveau.
Construire un cerveau modèle vivant permet ainsi aux scientifiques de mener des études sur le fonctionnement réel du cerveau, plutôt que de s’appuyer sur des analogies potentiellement erronées avec d’autres systèmes.
En fait, l’équipe a déjà trouvé des façons dont DishBrain se comporte complètement différemment du fonctionnement des ordinateurs.
Le Dr Kagan explique : « Lorsque nous avons présenté des informations structurées à des neurones désincarnés, nous avons constaté qu’ils modifiaient leur activité d’une manière très cohérente avec leur comportement réel en tant que système dynamique.
“Par exemple, la capacité des neurones à changer et à adapter leur activité à la suite de l’expérience augmente avec le temps, conformément à ce que nous voyons avec le taux d’apprentissage des cellules.”
Selon l’équipe, DishBrain ouvrira la voie à des approches complètement nouvelles pour apprendre ce qui se passe à l’intérieur du cerveau.
L’auteur de l’article et neuroscientifique en informatique, le Dr Adeel Razi de l’Université australienne de Monash, a déclaré : “Cette nouvelle capacité d’enseigner aux cultures cellulaires à effectuer une tâche dans laquelle elles font preuve de sensibilité – en contrôlant la palette pour renvoyer la balle via la détection – aura des conséquences considérables pour technologie, santé et société.
“Nous savons que notre cerveau a l’avantage évolutif d’être réglé sur des centaines de millions d’années pour survivre.
“Maintenant, il semble que nous ayons à notre portée où nous pouvons exploiter cette intelligence biologique incroyablement puissante et bon marché.”
En fait, l’équipe a déjà planifié sa prochaine expérience sur DishBrain – ils veulent l’enivrer d’alcool.
Comme l’explique le Dr Kagan : “Nous essayons de créer une courbe dose-réponse avec l’éthanol – en gros, faites-leur [the neurons] ‘ivre’ et voir s’ils jouent plus mal le jeu, tout comme quand les gens boivent.
Tout comme l’équipe peut expérimenter en donnant de l’alcool à son cerveau dans un plat, elle peut également l’utiliser pour voir comment le cerveau pourrait réagir à davantage de médicaments – ou même de thérapies géniques – sans avoir besoin de recourir à des tests sur les animaux.
Le professeur Friston a ajouté : « Le potentiel translationnel de ce travail est vraiment passionnant. Cela signifie que nous n’avons pas à nous soucier de créer des « jumeaux numériques » pour tester des interventions thérapeutiques.
“Nous avons maintenant, en principe, le” bac à sable “biomimétique ultime dans lequel tester les effets des médicaments et des variantes génétiques – [one] constitués exactement des mêmes éléments neuronaux trouvés dans votre cerveau et le mien.
Le directeur général de Cortical Labs, le Dr Hon Weng Chong, a ajouté : « DishBrain offre une approche plus simple pour tester le fonctionnement du cerveau et mieux comprendre les conditions débilitantes telles que l’épilepsie et la démence.
Le Dr Chong a déclaré que la découverte était passionnante – mais que ce n’était que le début.
Il a expliqué : « C’est un tout nouveau territoire vierge. Nous voulons que plus de gens se joignent à nous et collaborent avec cela, pour utiliser le système que nous avons construit pour explorer davantage ce nouveau domaine de la science.
“Comme l’a dit l’un de nos collaborateurs, ce n’est pas tous les jours qu’on se réveille et qu’on peut créer un nouveau domaine scientifique.”