¡Lo más bizarro del año! Células cerebrales cultivadas en un laboratorio aprenden a jugar al Pong en 5 minutos

Un grupo de investigadores de Cortical Labs, empresa emergente con sede en Melbourne, demostró que 800.000 células cerebrales humanas pueden efectuar tareas dirigidas a objetivos, en este caso, el Pong. Así, han enseñado a jugar a un videojuego que emula el tenis de mesa a cientos de neuronas que crecen en un plato de laboratorio cubierto con electrodos. Por primera vez, el mini-cerebro aprendió a jugar en sólo 5 minutos y demostró que es capaz de sentir y responder a su entorno.

Desde la década de 1970, los investigadores han cultivado células cerebrales en su laboratorio. En 2013, los mini-cerebros se produjeron para estudiar la microcefalia y ahora, en 2022, es la primera vez que estos se conectan e interactúan con un entorno externo que, específicamente, es un videojuego. Para los expertos, dicho trabajo científico ha resultado emocionante, pero también ha generado dudas e interrogantes con respecto a tildar a dichas células cerebrales como sensibles.

Células cerebrales cultivadas aprenden a jugar al Pong en 5 minutos

A través de la revista Neuron, los investigadores de Cortical Labs publicaron un estudio que demuestra que las células cerebrales cultivadas aprenden a jugar al Pong en tan sólo 5 minutos. Este 12 de octubre, el grupo de expertos hicieron público su hallazgo, el cual enfatiza que las neuronas del cerebro humano cultivadas en un laboratorio pueden realizar tareas dirigidas a objetivos por medio de señales eléctricas que emiten los electrodos en el plato en el que habitan.

Específicamente, las neuronas del estudio fueron extraídas de ratones embrionarios y de neuronas humanas cultivadas a partir de células madre, que se sembraron sobre matrices de microelectrodos que podían estimularlas y leer su actividad. Así, los científicos construyeron esta red neuronal que tiene por nombre “DishBrain” y consiste en una especie de cerebro ciborg que combina Inteligencia Artificial con neuronas humanas.

“DishBrain offers a simpler approach to test how the brain works and gain insights into debilitating conditions such as epilepsy and dementia,” says Dr Hon Weng Chong (@dr1337), Chief Executive Officer of Cortical Labs.

— Cortical Labs (@CorticalLabs) October 12, 2022

Por primera vez, los mini-cerebros se produjeron en 2013 con la finalidad de estudiar un trastorno genético en el cerebro que es demasiado pequeño, la microcefalia. Desde entonces, estos se han usado para estudiar el desarrollo cerebral y ahora, en 2022, los investigadores optaron por crear una configuración para que dichas células se conecten e interactúen en un entorno externo.

Para realizarlo con un videojuego, el equipo cultivó las células cerebrales que, en total, conformaron 800.000 elementos. Con ello, este mini-cerebro se conectó al videojuego por medio de electrodos que revelaron en qué lado estaba la pelota y qué tan lejos se encontraba la paleta.

A continuación, en respuesta, las células cultivadas generaron su propia actividad eléctrica y a medida que el videojuego continuaba, gastaron menos energía. Una vez la pelota pasó una paleta y el juego se reinició en un punto aleatorio, el mini-crebro dedicó más tiempo a recalibrarse a una nueva situación impredecible.

De este modo, las células aprendieron a jugar en 5 minutos. A pesar de que la pelota falló muchas veces, su tasa de éxito siempre se sitúo muy por encima del azar. Así, hallaron mejoras en el rendimiento o aprendizaje a lo largo del tiempo, siguiendo la retroalimentación del circuito cerrado. También observaron cambios dinámicos en la actividad electrofisiológica neuronal durante la realización de la tarea y concluyeron que los sistemas con estímulo y sin retroalimentación no muestran aprendizaje.

“Esta nueva capacidad de enseñar a los cultivos celulares a realizar una tarea en la que exhiben sensibilidad, al controlar la paleta para devolver la pelota a través de la detección, abre nuevas posibilidades de descubrimiento que tendrán consecuencias de gran alcance para la tecnología, la salud y la sociedad”.

Adeel Razi, médico y autor del estudio publicado en la revista Neuron.

En base a estos resultados, ahora el equipo de Cortical Labs intentará descubrir qué ocurre cuando “DishBrain” se ve afectado por medicamentos y alcohol. Por ende, en un futuro no muy lejano, los científicos trataran de crear una curva de respuesta a la dosis con etanol para hallar si, al emborrachar las células, estas juegan peor como cuando pasa con la gente que bebe. Asimismo, también trabajarán en allanar el camino para tratamientos efectivos para enfermedades neurodegenerativas, con estos hallazgos.

“DishBrain ofrece un enfoque más simple para probar cómo funciona el cerebro y obtener información sobre condiciones debilitantes como la epilepsia y la demencia”.

Hon Weng Chong, médico y director ejecutivo de Cortical Labs.

¿Conciencia o inteligencia? No, es un sistema de sensaciones

Para poder interactuar con el videojuego Pong a través de señales eléctricas que emiten los electrodos del plato en el que habitan, las neuronas del mini-cerebro están de “sensaciones” como forma de retroalimentación. Estas les permiten interactuar con su entorno, al igual que con un mecanismo introducido en DishBrain que les indica cuándo han fallado al darle a la pelota. Así es como logran ubicar el elemento y darle un “raquetazo” en 5 minutos.

Para lograr esto, el grupo de investigadores australianos optaron por idear un sistema que envíe señales claras a las neuronas cada vez que acierten a darle a la pelota. Dichas señales modeladas son atractivas para las células del cerebro y en efecto, las siguen por naturaleza para así conseguir el éxito con la pelota. Lo mejor es que con el tiempo, en base a su aprendizaje, las neuronas humanas tienen menos intentos fallidos y atrapan más pelotas, en comparación con las redes biológicas del ratón.

Ahora bien, más allá de ser un sistema de sensaciones y pensamiento, también hay algo de inteligencia en ellas. Según los científicos a cargo del estudio, existe algo inherente en las neuronas biológicas vivas que las obliga a modificar su actividad dependiendo de lo que suceda en su entorno y esto es algo que se asemeja a la inteligencia. Por primera vez, fue demostrado en la presente investigación al ser estimuladas de una forma estructurada y significativa, lo cual no había ocurrido nunca antes.

“Sabemos que nuestros cerebros tienen la ventaja evolutiva de estar sintonizados durante cientos de millones de años para sobrevivir. Ahora, esta nueva capacidad de enseñar a los cultivos celulares a realizar una tarea en la que exhiben sensibilidad, abre nuevas posibilidades de descubrimiento”.

Adeel Razi, médico y otro de los artífices de esta proeza tecnológica.

Sin embargo, la inteligencia que muestran estas células jugando al Pong simplemente tiene que entenderse como la capacidad de recopilar información y con el tiempo, aplicarla en un comportamiento adaptativo en un determinado entorno. No obstante, dichas células cerebrales cultivadas no muestran ningún signo de consciencia e incluso, casi no se parecen a un cerebro real.