Mokslininkai laboratorijoje išaugino nedidelius smegenų audinio darinius, vadinamuosius organoidus, kurie geba apdoroti informaciją ir valdyti virtualų vežimėlį. Nors šios „mini smegenys“ neturi savarankiško mąstymo, jų gebėjimas mokytis ir prisitaikyti atveria naujas nervų sistemos tyrimų bei ateities technologijų galimybes.
Laboratorijoje išauginti keli galvos smegenų audinio mėginiai pademonstravo įspūdingus rezultatus. Naujausiame tyrime mokslininkai pasitelkė klasikinę inžinerinę užduotį – vežimėlio ir karties (stulpo) stabilizavimo modelį – siekdami patikrinti smegenų organoidų galimybes.
Organoidai buvo išauginti iš pelių kamieninių ląstelių. Kultivuojant buvo sudarytos sąlygos formuotis mažiems žievės (kortikalinio) audinio telkiniams, galintiems perduoti neuroninius signalus. Šie dariniai dar nėra pakankamai sudėtingi, kad galėtų savarankiškai „mąstyti“, tačiau jie geba siųsti ir priimti impulsus bei keisti vidinius ryšius, reaguodami į išorinę stimuliaciją.
Eksperimentui buvo sukurtas virtualus vežimėlis su vertikalia kartimi. Skirtingos elektrinės stimuliacijos schemos organoidams perduodavo informaciją apie karties posvyrio kryptį ir laipsnį. Organoidų atsakomosios reakcijos buvo interpretuojamos kaip jėgos, nukreiptos į kairę arba į dešinę: jos judindavo vežimėlį ir taip padėdavo stabilizuoti kartį.
Pagrindinė eksperimento sąlyga buvo organoidų gebėjimas prisitaikyti. Jei per penkis bandymus sistema veikdavo prasčiau nei vidutinis ankstesnių dvidešimties bandymų rezultatas, organoidams būdavo siunčiamas trumpas, didelio dažnio elektrinės stimuliacijos impulsas. Algoritmas nuolat koregavo, kuriems neuronams siųsti šiuos impulsus, atsižvelgdamas į tai, ar ankstesnės panašios schemos pagerindavo valdymą.
„Tai galima įsivaizduoti kaip dirbtinį trenerį, kuris sako: ‘Tu darai ne taip, pabandyk šiek tiek pakoreguoti štai taip.’ Mes mokomės, kaip efektyviausiai jam pateikti šiuos trenerio signalus“, – aiškino tyrėjas Ešas Robbinsas.
Mokslininkai pabrėžia, kad žmogaus smegenų paslaptys vis dar intensyviai tiriamos visame pasaulyje. Nauji darbai, įskaitant ir šį, padeda geriau suprasti, kaip formuojasi ir kinta neuroniniai tinklai, kodėl smegenys sensta ir kaip ateityje būtų galima sulėtinti ar koreguoti šiuos procesus. Tokių organoidų tyrimai gali tapti svarbiu žingsniu kuriant naujus neurologinių ligų gydymo metodus ir pažangesnes, biologiškai įkvėptas skaičiavimo sistemas.
