In 1972 verscheen een van de allereerste computerspelletjes, Pong. Het kan haast niet simpeler: je beweegt een balkje en kaatst daarmee steeds de bal weg. Een soort tafeltennis op een computerscherm dus. Iedereen kan het spelen. Anno 2022 blijken zelfs gekweekte hersencellen ertoe in staat. Het Australische bedrijf Cortical Labs schrijft dat in een publicatie in het wetenschappelijke tijdschrift Neuron.

Stroomstootjes

Van mieren en slakken tot dolfijnen en mensen; hersencellen, of neuronen, zijn de bouwblokken van intelligentie. Maar hoe laten we die intelligentie tot uiting komen in het lab? De onderzoekers, onder leiding van Brett Kagan, hadden een idee.

Ze haalden eerst hersencellen uit muizenembryo's en hersencellen afkomstig van menselijke stamcellen (die elke cel kunnen worden). In totaal ging het om ongeveer 800.000 neuronen. Die lieten ze groeien op rasters van mini-elektroden. Deze elektroden konden de neuronen zowel elektrisch stimuleren (door het geven van stroomstootjes) als de activiteit meten.

Trial-and-error

Hoe de neuronen vervolgens het spelletje pong leerden spelen? 'Het elektrische gedrag van een deel van het netwerk van de gekweekte hersencellen werd gebruikt als stuursignaal voor het bewegen van het balkje (zie de twee rasters bovenaan de afbeelding hieronder, nvdr.)', legt neurofysioloog Michel van Putten van de Universiteit Twente uit. 'Een ander deel van het netwerk (onderaan de afbeelding) krijgt elektrische prikkels van de elektroden toegediend, waarvan de frequentie wordt bepaald door het wel of niet raken van het balletje.'

Cortical Labs
© Cortical Labs

Dat klinkt ingewikkeld, maar waar het op neerkomt is dat de neuronen leren van hun fouten. Missen ze het balletje, dan kregen ze daarover feedback in de vorm van een elektrisch signaal. Vervolgens pasten ze hun elektrische activiteit zodanig aan dat ze zo'n fout niet snel nog een keer maakten. Deze training werkte dus op basis van trial-and-error.

Na een leerperiode van tientallen oefensessies bleek het netwerk van hersencellen in staat om succesvol Pong te spelen. Ook had het netwerk aparte neurongebieden ontwikkeld voor de twee taken: het besturen van het balkje en het inschatten van het wel of niet raken van het balletje.

DishBrain, zoals de Pong-variant heet, was overigens niet de enige game die Kagan en collega's de hersencellen lieten spelen. Ook het spelletje dat verschijnt wanneer Google Chrome geen internetverbinding heeft (de zogenoemde Dinosaur Game) ging de neuronen goed af. Maar het onderzoek daarover moet nog worden gepubliceerd.

In samenwerking met KIJK Magazine.

In 1972 verscheen een van de allereerste computerspelletjes, Pong. Het kan haast niet simpeler: je beweegt een balkje en kaatst daarmee steeds de bal weg. Een soort tafeltennis op een computerscherm dus. Iedereen kan het spelen. Anno 2022 blijken zelfs gekweekte hersencellen ertoe in staat. Het Australische bedrijf Cortical Labs schrijft dat in een publicatie in het wetenschappelijke tijdschrift Neuron.Van mieren en slakken tot dolfijnen en mensen; hersencellen, of neuronen, zijn de bouwblokken van intelligentie. Maar hoe laten we die intelligentie tot uiting komen in het lab? De onderzoekers, onder leiding van Brett Kagan, hadden een idee.Ze haalden eerst hersencellen uit muizenembryo's en hersencellen afkomstig van menselijke stamcellen (die elke cel kunnen worden). In totaal ging het om ongeveer 800.000 neuronen. Die lieten ze groeien op rasters van mini-elektroden. Deze elektroden konden de neuronen zowel elektrisch stimuleren (door het geven van stroomstootjes) als de activiteit meten.Hoe de neuronen vervolgens het spelletje pong leerden spelen? 'Het elektrische gedrag van een deel van het netwerk van de gekweekte hersencellen werd gebruikt als stuursignaal voor het bewegen van het balkje (zie de twee rasters bovenaan de afbeelding hieronder, nvdr.)', legt neurofysioloog Michel van Putten van de Universiteit Twente uit. 'Een ander deel van het netwerk (onderaan de afbeelding) krijgt elektrische prikkels van de elektroden toegediend, waarvan de frequentie wordt bepaald door het wel of niet raken van het balletje.'Dat klinkt ingewikkeld, maar waar het op neerkomt is dat de neuronen leren van hun fouten. Missen ze het balletje, dan kregen ze daarover feedback in de vorm van een elektrisch signaal. Vervolgens pasten ze hun elektrische activiteit zodanig aan dat ze zo'n fout niet snel nog een keer maakten. Deze training werkte dus op basis van trial-and-error.Na een leerperiode van tientallen oefensessies bleek het netwerk van hersencellen in staat om succesvol Pong te spelen. Ook had het netwerk aparte neurongebieden ontwikkeld voor de twee taken: het besturen van het balkje en het inschatten van het wel of niet raken van het balletje.DishBrain, zoals de Pong-variant heet, was overigens niet de enige game die Kagan en collega's de hersencellen lieten spelen. Ook het spelletje dat verschijnt wanneer Google Chrome geen internetverbinding heeft (de zogenoemde Dinosaur Game) ging de neuronen goed af. Maar het onderzoek daarover moet nog worden gepubliceerd.In samenwerking met KIJK Magazine.