Wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Bristol wameonyesha kuwa vishada vilivyokuzwa kwa maabara vya seli za ubongo wa binadamu vinaweza kupokea, kuchakata, na kupitisha taarifa zinazoguswa kwa kutegemewa - kwa kutumia alfabeti ya Braille kama ishara yao ya majaribio. Utafiti huo, uliochapishwa katika jarida la Frontiers in Artificial Intelligence, unadaiwa kama hatua muhimu kuelekea kompyuta za mseto wa kibayolojia ambazo huoa tishu hai za neva zenye vihisi vya kielektroniki.
Utafiti unashughulikia swali rahisi kwa udanganyifu katika moyo wa akili ya oganoid: je, kipande kidogo cha tishu za ubongo kilichoundwa kidogo kinaweza kupeleka kwa uaminifu habari inayopokea? Ili kujua, timu ya Bristol inayoongozwa na mwandishi wa kwanza Tianyi Liu, mtahiniwa wa PhD, na mwandishi mkuu Dk Benjamin Ward-Cherrier waliunganisha viungo vya ubongo na kihisishi halisi cha kugusa na kuuliza ikiwa habari muhimu inaweza kupatikana kwa upande mwingine. For more context on this story, see our ongoing AI industry coverage.
"Tunaweza kuchukua taarifa kutoka kwa sensa halisi ya kugusa, kuigeuza kuwa namna ambayo mtandao hai wa neva unaweza kupokea, na kisha kurejesha taarifa za maana kutoka kwa majibu ya organoid," Liu alisema katika tangazo la chuo kikuu la matokeo. "Hiyo inatupa njia ya vitendo ya kuunganisha vihisi bandia na mifumo ya neva ya kibayolojia, ambayo ni njia ya kuvutia sana inayowezekana kuelekea kompyuta yenye ufanisi zaidi wa nishati."
Jinsi ya Kufanya Blob ya seli Isomeke
Organoids katikati ya jaribio ni mbali na akili ndogo. Kila moja ina upana wa chini ya milimita moja, haina miundo mingi inayopatikana katika ubongo wa binadamu, na ina takribani nyuroni 10,000 pamoja na seli zinazounga mkono - zilizoundwa kwa mfano wa ubongo wa mbele wa binadamu. Wanakaa kwenye safu za multielectrode ndani ya mfumo unaoweka tishu hai wakati wa kufuatilia majibu yake ya umeme, kuruhusu watafiti kuchochea na kurekodi shughuli za neva.
Itifaki ya jaribio ilifuata mawimbi kutoka kwa mguso hadi kwa tishu hadi uainishaji. Kwanza, timu ilitumia kitambuzi cha kugusa kwenye herufi 26 za alfabeti ya Braille, ikirekodi data kila herufi inayotolewa. Data hiyo ilibadilishwa kuwa mifumo ya kusisimua ya umeme, ambayo ilitolewa kwa organoids. Watafiti kisha wakachunguza ikiwa shughuli ya neural inayotokana inaweza kufichua ni barua gani iliyowasilishwa - kwa kweli, ikiwa tishu 'imesoma' ishara ambayo ilitolewa.
Uamuzi uliangukia kwenye mashine ya kivekta ya usaidizi, kanuni rahisi ya kujifunza kwa mashine ambayo ilipanga mifumo ya shughuli za neva na kuzilinganisha na herufi mahususi. Organoid moja mara kwa mara ilitoa ishara inayoweza kusikika takriban 61% ya wakati huo. Wakati matokeo ya organoids tatu yalipounganishwa, usahihi uliongezeka hadi karibu 83%.
Organoids Tatu Ilipiga Moja - na Hakuna Mtu Ana Uhakika Kwa Nini
Matokeo ya mkusanyiko ni kati ya matokeo ya kuvutia zaidi. Watafiti bado hawawezi kueleza kikamilifu kwa nini organoids tatu hupita moja, ingawa wanashuku jibu liko katika tofauti za asili: hakuna organoids mbili zinazokua kwa njia sawa.
"Oganoid tofauti zinaweza kuwa na miunganisho tofauti ya mtandao, majimbo ya maendeleo, na shughuli inayoendelea, kwa hivyo ingizo sawa linaweza kutoa majibu sawa lakini sio sawa," Liu alisema. "Kuchanganya majibu hayo kunaweza kutupa taarifa za ziada ambazo hatungeweza kupata kutoka kwa organoid moja. Wakati huo huo, ikiwa kila organoid itatenda tofauti, ni wazi inafanya kuwa vigumu kujenga mfumo unaotabirika na sanifu."
Timu pia ilisisitiza pato la tishu. Wanasayansi walipoongeza kelele za bandia kwenye mawimbi ya Breli, utatuzi kutoka kwa majibu ya organoids ulithibitika kuwa mgumu kupumbaza kuliko kusimbua mawimbi yaliyoharibika moja kwa moja kwa kutumia algoriti sawa. Baada ya kuchakatwa na organoids, data ilibaki na muundo wa kutosha kwa ajili ya kuainisha herufi sahihi kwa uthabiti zaidi kuliko ingizo ghafi la kelele linaloruhusiwa.
"Baada ya kuchakatwa na organoids, data tactile bado ina taarifa za kutosha kuainisha herufi za Braille kwa usahihi mzuri," alisema Ward-Cherrier. "Kuchanganya matokeo kutoka kwa organoids kadhaa pia ilionyesha uboreshaji wa utendaji."
Kwa Nini Kompyuta ya Kibiolojia Huwajaribu Watafiti
Motisha ni nishati. Ubongo wa mwanadamu hutumia takriban wati 20 huku ukifanya hesabu zinazohitaji maagizo ya ukubwa zaidi wa umeme kutoka kwa maunzi ya kawaida - pengo ambalo limeongezeka kadri vituo vya data vya AI vinavyoongezeka. Chipu za neuromorphic hujaribu kunasa ufanisi wa ubongo katika silicon, na akili ya oganoid inawakilisha toleo kali zaidi la dau lile lile: tumia niuroni halisi badala ya kuziiga.
Programu zinazowezekana zinahusu robotiki na mifumo inayojiendesha, ambapo kila wati ni muhimu na hisi ya kugusa ni muhimu. Kihisi ambacho kinaweza kupakia usindikaji wa mawimbi kwa niuroni hai - au siku moja kuunda kitanzi kilichofungwa nazo - kinaweza kuunda upya bajeti ya nishati ya mashine zinazohitaji kutambua na kujibu kwa wakati halisi.
Tahadhari Kabla Vichwa vya Habari Kukimbia
Timu ya Bristol inaeleza kwa uwazi kile ambacho majaribio hayaonyeshi. organoids hawakuwa kujifunza; waliitikia kwa kusisimua, lakini watafiti hawakuonyesha mabadiliko ya muda mrefu katika tishu. Jukumu lilikuwa la kugusa, kwa kutumia mpango wa usimbaji usiobadilika na kipimo rahisi kiasi cha shughuli za neva.
"Tulionyesha kuwa habari ya kugusa inaweza kusimbwa, kusindika kupitia organoids, na kusimbuwa, lakini hatukuonyesha kujifunza au mabadiliko ya muda mrefu katika organoids," Liu alisema.
Hatua zinazofuata, timu inasema, zifikie zaidi ya Breli. Watafiti wanavutiwa na pembejeo tajiri zaidi za kugusa kama vile maandishi na kingo, na mwishowe katika kazi za kitanzi-funga ambapo organoid hupokea maoni kutoka kwa matokeo ya matokeo yake - usanidi ambao ungeanza kujaribu ikiwa tishu hai zinaweza kuzoea kazi badala ya kusambaza tu kupitia hiyo.
Kwa sasa, matokeo yanasimama kama dhibitisho la kihandisi: mawimbi kutoka kwa ulimwengu wa kimwili yanaweza kuingia kwenye tishu hai za neva na kurudi nje kutambulika kwa upande mwingine. Hiyo ni mbali na kompyuta ya mseto wa kibayolojia, lakini ni aina ya hatua muhimu isiyopendeza - utafsiri unaotegemeka, usahihi unaoweza kupimika, pau za makosa ya uaminifu - ambayo mapinduzi ya awali ya kompyuta pia yalijengwa juu yake.
---
Stay Ahead of AIGet the latest AI news, analysis, and breakthroughs — all in one place.
Read more AI news →
