Células cerebrales de ratón en una placa de laboratorio aprenden a jugar al Pong

Jugar al Pong, un antiguo videojuego similar al tenis, es lo que han logrado un grupo de neuronas en un placa de laboratorio, lo que demuestra que pueden mostrar una inteligencia inherente y modificar su comportamiento con el tiempo.

La revista Neruon publica los detalles de este experimento recogido en un estudio internacional encabezado por la Universidad de Merlbourne (Australia).

“Hemos demostrado que podemos interactuar con neuronas biológicas vivas de tal manera que las obligamos a modificar su actividad, lo que conduce a algo que se parece a la inteligencia”, afirmó el autor principal, Brett Kagan, de la empresa biotecnológica Cortical Labs.

Aunque los científicos han podido montar desde hace algún tiempo neuronas en matrices de electrodos múltiples y leer su actividad, esta es la primera vez que se estimulan las células de forma estructurada y significativa.

Para llevar a cabo el experimento, el equipo tomó células de ratón procedentes de cerebros embrionarios, así como algunas células cerebrales humanas derivadas de células madre, y las cultivó en matrices de microelectrodos, que podían tanto estimularlas como leer su actividad.

Las neuronas estaban conectadas a un ordenador de forma que recibieran información sobre si su paleta en el juego estaba golpeando la pelota. Además, permitía controlar su actividad y respuestas a esta retroalimentación mediante sondas eléctricas que registraban “picos” en una cuadrícula.

Los picos se hacían más fuertes cuanto más movía una neurona su paleta y golpeaba la pelota, pero cuando fallaban su juego era criticado por un programa de software, lo que demostró que las neuronas podían adaptar la actividad a un entorno cambiante, de forma orientada a los objetivos, en tiempo real, explica la revista.

La teoría que sustenta este aprendizaje se basa en el principio de la energía libre, por el que el cerebro se adapta a su entorno cambiando su visión del mundo o sus acciones para ajustarse mejor al mundo que le rodea.

“Sorprendentemente, los cultivos aprendieron a hacer su mundo más predecible actuando sobre él. Esto es notable porque no se puede enseñar este tipo de autoorganización; simplemente porque -a diferencia de una mascota- estos minicerebros no tienen sentido de la recompensa y el castigo”, destacó Karl Friston del University College de Londres.

“Nunca antes habíamos podido ver cómo actúan las células en un entorno virtual” y ahora se ha logrado al construir un entorno de bucle cerrado que puede leer lo que ocurre en las células, estimularlas con información significativa y “luego cambiarlas de forma interactiva para que puedan alterarse realmente”, dijo Kagan.

En el pasado, los modelos del cerebro se han desarrollado según la forma en que los informáticos piensan que podría funcionar el cerebro, pero en realidad no entendemos cómo lo hace, señaló el investigador, citado por Cortical Labs.

Al construir un modelo de cerebro vivo a partir de estructuras básicas de este modo, los científicos podrán experimentar utilizando la función cerebral real.

Esta capacidad de enseñar a los cultivos celulares a realizar una tarea en la que muestran sensibilidad -al controlar la paleta para devolver la pelota mediante la detección- abre nuevas posibilidades de descubrimiento que tendrán consecuencias de gran alcance para la tecnología, la salud y la sociedad, según otro de los firmantes, Adeel Razi, de la Universidad de Monash (Australia),

La dirección futura de este trabajo tiene potencial en el modelado de enfermedades, el descubrimiento de fármacos y la ampliación de la comprensión actual del funcionamiento del cerebro y de cómo surge la inteligencia.

Los hallazgos también plantean la posibilidad de crear una alternativa a los ensayos con animales a la hora de investigar cómo responden los nuevos fármacos o terapias génicas en estos entornos dinámicos.