Робот с мозгом крысы

Ученые скрестили робота с крысой

В течение 24 часов после того, как нейроны были «вложены» в голову Гордона, между ними начали образовываться многочисленные связи. Через неделю ученые отметили появление активности, напоминающей активность мозга животного.

По словам Кевина Ворвика (Kevin Warwick) из Университета Ридинга, одного из создателей робота, Гордон способен самостоятельно обучаться. Он не получает внешних команд от человека или компьютера на выполнение какого-либо действия. Сейчас исследователи пытаются разработать оптимальную технологию обучения робота. В частности, они используют химические вещества, блокирующие или, наоборот, стимулирующие прохождение нервного импульса по тому или иному пути.

Создатели Гордона вырастили несколько различных «мозгов» для робота. Помещая их в Гордона, они могут менять его «личность». По словам Ворвика, отличия между вариантами «мозга» хорошо заметны. Один набор нейронов «обучаем» и хорошо реагирует на факторы окружающей среды, другой можно назвать упрямым.

Цель эксперимента по созданию биоробота — изучение механизмов хранения воспоминаний в мозгу. Кроме того, ученые надеются, что наблюдения за совместной работой нейронов «мозга» Гордона могут оказаться полезными для разработки лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона или Альцгеймера.

Создатели Гордона сомневаются, что в будущем они смогут модифицировать робота, заменив крысиные нейроны на нейроны человека. Скорее всего, организации, контролирующие этичность научных исследований, не позволят использовать клетки человека, считает Ворвик. По его мнению, это ограничение не умаляет ценности работы, так как ученый считает, что различие между мозгом крысы и человека определяются, прежде всего, количеством нейронов. Так, крысиный мозг состоит приблизительно из одного миллиона нейронов, а мозг человека — из ста миллиардов.

Источник

Полуживой робот с биологическим мозгом приоткроет тайны сознания

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. Он является руководителем группы, создавшей в своё время немало экзотических кибернетических систем.

Кевин Уорвик — 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 (кадр University of Reading).

Gordon выступает новобранцем в этой экспериментальной армии. Его мозг представляет собой специальное устройство, в котором живут и развиваются (благодаря питательной среде) крысиные нейроны.

Заметим, Gordon — не первый бот с крысиными нейронами. К примеру, мы рассказывали о крошке Hybrot ещё в 2003 году. И в том же году создатели Hybrot построили киборга-художника, рисовавшего картины, которые «снились» крысиному мозгу, помещённому в чашку Петри.

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).

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.

Источник

uCrazy.ru

Навигация

ЛУЧШЕЕ ЗА НЕДЕЛЮ

ОПРОС

СЕЙЧАС НА САЙТЕ

КАЛЕНДАРЬ

Сегодня день рождения

Рекомендуем

Ученые создали робота с мозгом крысы

Ученые из США создали робота, мозг которого состоит из нейронов крысы, сообщает AFP. Живой мозг Гордона (Gordon), как создатели создатели назвали робота, взаимодействует с механическим телом по Bluetooth.

Нейроны (от 50 до 100 тысяч), составляющие мозг Гордона, были выделены из эмбриона крысы, отделены друг от друга с помощью ферментной обработки и помещены в камеру с питательной средой, где поддерживается оптимальная для функционирования нервных клеток температура. В камере также находится сеть из 60 электродов, которые выполняют роль передатчика между живыми и механическими элементами робота. Электрический импульс, полученный от нейронов, с помощью электродов преобразуется в сигнал, который заставляет работать те или иные структуры Гордона.

В течение 24 часов после того, как нейроны были «вложены» в голову Гордона, между ними начали образовываться многочисленные связи. Через неделю ученые отметили появление активности, напоминающей активность мозга животного.

По словам Кевина Ворвика (Kevin Warwick) из Университета Ридинга, одного из создателей робота, Гордон способен самостоятельно обучаться. Он не получает внешних команд от человека или компьютера на выполнение какого-либо действия. Сейчас исследователи пытаются разработать оптимальную технологию обучения робота. В частности, они используют химические вещества, блокирующие или, наоборот, стимулирующие прохождение нервного импульса по тому или иному пути.

Создатели Гордона вырастили несколько различных «мозгов» для робота. Помещая их в Гордона, они могут менять его «личность». По словам Ворвика, отличия между вариантами «мозга» хорошо заметны. Один набор нейронов «обучаем» и хорошо реагирует на факторы окружающей среды, другой можно назвать упрямым.

Цель эксперимента по созданию биоробота — изучение механизмов хранения воспоминаний в мозгу. Кроме того, ученые надеются, что наблюдения за совместной работой нейронов «мозга» Гордона могут оказаться полезными для разработки лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона или Альцгеймера.

Создатели Гордона сомневаются, что в будущем они смогут модифицировать робота, заменив крысиные нейроны на нейроны человека. Скорее всего, организации, контролирующие этичность научных исследований, не позволят использовать клетки человека, считает Ворвик. По его мнению, это ограничение не умаляет ценности работы, так как ученый считает, что различие между мозгом крысы и человека определяются, прежде всего, количеством нейронов. Так, крысиный мозг состоит приблизительно из одного миллиона нейронов, а мозг человека — из ста миллиардов.

Источник

Ученые создали крысу-киборга

Механизм полностью контролируется мозгом, изъятым у крысиного зародыша. Киборг-крыса сам принимает решения, например, куда он хочет пойти и т.д. Теперь ученые хотят повторить такой же опыт с человеческим мозгом.

Если эксперимент удастся и исследователи смогу успешно совместить нейроны человека и механическое устройство, это откроет грандиозные перспективы. «Нужно сделать так, чтобы мозг оставался живым, и тогда волноваться по поводу тела не придется», — отмечает профессор Кевин Уорвик, эксперт по кибернетике из Университета Рединга.

Такое изобретение поможет существенно продлить жизнь человека, а возможно, и решить проблему бессмертия. Ученый предполагает, что мозг можно, к примеру, вживить в вездеход и отправить его в космос на другую планету.

Мэтью Ляо, специалист по биоэтике из Нью-Йоркского университета, считает, что благодаря такому открытию люди смогут жить в других мирах, избавив Землю от перенаселения и уменьшив негативное влияние на экологию.

По мнению ученого, клетки мозга можно будет заморозить на Земле, а затем отправить в капсуле на космическом корабле на другую планету. Там мозг разморозят и встроят в киборга.

Джеймс Хьюз, другой эксперт по биоэтике из Коннектикута, назвал жизнь людей без тел новой формой человеческого существования. По его словам, скоро можно будет заключить человеческое сознание в более компактную и намного более долговечную оболочку.

Источник

Российские ученые создали робота, управляемого мозгом крысы

Нижегородские ученые добились прорыва в создании биокибернетических систем.

Тележка с моторчиком разгоняется, втыкается в пластмассовый куб и, задумавшись буквально на полсекунды, поворачивает влево, объезжая препятствие. Казалось бы, ничего особенного: радиоуправляемые машинки сейчас есть у любого мальчишки. Однако этой тележкой управляет мозг. Не человеческий — крысиный.

Мозговой слой на донышке

Проводит эксперимент Алексей Пимашкин, руководитель проекта «Нейроанимат» (слово означает робота, способного к мышлению и самообучению) кафедры нейродинамики и нейробиологии Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского вместе с Институтом прикладной физики, Нижегородской медакадемией и Университетом Лестера (Великобритания).

В чём фокус новой игрушки? Утыкаясь датчиком в преграду, она отправляет сигнал крысиному «мозгу», который, реагируя на возникшее раздражение, рефлекторно пробует сделать что-нибудь такое, чтобы это раздражение убрать. Пробует несколько раз, постоянно сокращая время принятия решения.

Для управления колёсной парой учёным даже не нужен весь крысиный «мозг». Они разрезают его на тонкие пластинки, помещают их при температуре тела в питательную среду с подачей кислорода. Фактически упрощённый «мозг» представляет собой тонкий слой нервных клеток на дне стеклянной чашки-пробирки. По дну такой чашки можно подвести к «мозгу» большее количество электродов и снимать более точную энцефалограмму, чем с настоящего мозга (череп искажает проходящие через него сигналы).

«Входное возмущение, в данном случае электрическое, — поясняет завкафедрой Виктор Казанцев, — вызывает реакцию, которая ранее не была заложена. А это и есть обучение». Живая система, в отличие от чисто логической, запоминает однажды возникшую ситуацию. Накапливая подобную память, она самосовершенствуется, т. е. начинает думать.
Робот-«сладкоежка»

Крысиный «мозг», находящийся на любом удалении от исполнительного механизма (для радиосигнала расстояния не помеха), сможет управлять не только колёсной парой, но и космическим кораблём, способным столь же ловко обходить препятствия — астероиды. При этом нейронная система не нуждается в батарейке — энергию она получает из растворённого сахара. В космосе, где запасы энергии ограниченны, достаточно иметь сахар или синтезировать его на месте. Допустим, найденную на Марсе органику легко использовать для синтеза, чтобы питать «живой процессор».

Исследовать самые отдалённые глубины океана также выгоднее живым процессором — сахар он сможет получать из морских организмов.

Протезировать управляемые конечности будут устройствами, интегрированными с нервной системой человека. Тогда рука или нога сможет «сама» совершенствоваться, выполняя всё более тонкие и сложные движения. Более того, они превзойдут естественные органы, развивая гораздо большие усилия.

«У живых систем, — считает В. Казанцев, — бесконечное число вариантов решения одной и той же задачи. Классический робот, каким мы привыкли его себе представлять, всегда делает одну и ту же работу одинаково, по программе. А живая система способна находить новые решения самых сложных и неизвестных ранее задач».

Источник