Uno scienziato ha creato un computer organico con quattro cervelli di ratto

Fondamentalmente i ratti sono stati trasformati in processori.

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lug 10 2015, 12:22pm

Image: Katie Zhuang, Duke University

L'internet dei cervelli sta arrivando, l'internet dei cervelli è già qui. I cervelli di quattro topi sono stati interconnessi per creare una "Brainet" in grado di risolvere calcoli meglio di quanto potrebbe fare ciascun ratto da solo.

Si tratta dell'ultimo esperimento portato a termine con successo da un laboratorio della Duke University che pubblica costantemente studi che sembrano appartenere più alla fantascienza che alla realtà. Ecco, ad esempio, come inizia l'articolo più recente di Miguel Nicolelis, pubblicato su Scientific Reports:

"Poco tempo fa, abbiamo proposto che le Brainet, cioè le reti formate da più cervelli animali che collaborano e si scambiano informazioni in tempo reale attraverso interfacce dirette da cervello a cervello, potrebbero fornire la base fondamentale per un nuovo tipo di dispositivo di calcolo: un computer organico. In questo articolo, descriviamo la prima dimostrazione sperimentale di una Brainet, costruita con quattro cervelli di ratto adulto interconnessi."

Non sono solo ratti, comunque. Nicolelis ha pubblicato un secondo articolo scientifico, sempre su Scientific Reports, che descrive una Brainet che permette a tre scimmie—i cui cervelli sono connessi—di controllare un braccio virtuale su uno schermo sui tre assi.

"Abbiamo iniziato a porci questa domanda nel 2011: Che cosa succede quando più soggetti cercano di raggiungere un obbiettivo che un cervello solo non può raggiungere," mi ha detto Nicolesis. "Abbiamo capito in fretta che avevamo bisogno di sincronizzare i cervelli per portare a termine operazioni complesse."

Scimmie che collaborano per controllare una mano virtuale. Immagine: Katie Zhuang, Duke University

A quanto pare, spingere gli animali a sincronizzare i loro cervelli non è poi così difficile. Le scimmie, ad esempio, sono state addestrate per far funzionare una zampa da scimmia virtuale su uno schermo usando solo il cervello (una scoperta di per sé molto importante, che è stata l'argomento di un altro articolo di Nicolelis, nel 2011). Nicolelis ha anche sviluppato le protesi a controllo cerebrale la cui demo è stata presentata alla World Cup del 2014.

Successivamente, i cervelli delle scimmie sono stati collegati insieme e gli è stato sottratto parte del controllo—ognuna delle scimmie era in grado di controllare il movimento su un solo asse. In qualche giorno, le scimmie avevano imparato, da sole e senza suggerimenti da parte di Nicolelis, come controllare il braccio per afferrare oggetti virtuali.

Nicolelis ha poi voluto vedere se poteva "creare un supercervello formato da cervelli individuali," mi ha detto, momento in cui è cominciato lo studio sui ratti.

Immagine: Katie Zhuang, Duke University

In questo studio, i ratti sono stati privati dell'acqua, che gli era concessa solo se riuscivano a sincronizzare i loro cervelli insieme per portare a termine l'operazione. Da quel momento, Nicolelis ha fondamentalmente trasformato questi ratti in processori.

"Una volta che abbiamo visto che potevano far sì che si comportassero in modo coerente, abbiamo costruito un nuovo tipo di computer—abbiamo eseguito i test che chiunque si intenda di processori farebbe su un pezzo di silicio. Possiamo immagazzinare informazioni e possiamo recuperarle in un secondo momento? Possiamo avere una memoria?" ha detto. "Sembra che, se gli animali sono svegli, sia proprio possibile."

Nicolelis ha scritto nell'articolo di essere riscito a far compiere alla Brainet una serie di "operazioni di calcolo utili, come la classificazione discreta, l'image processing, il salvataggio e recupero di informazioni tattili, e persino le previsioni meteo."

Inoltre, "le Brainet hanno eseguito questi compiti allo stesso livello, se non migliore, di un ratto solo."


In un test, ad esempio, venivano fornite varie informazioni barometriche di pressione e temperatura ai diversi cervelli dei ratti, dopodiché, dati questi input, la capacità di calcolo della Brainet veniva usata per determinare la probabilità di pioggia in poco tempo.

Immagine: Scientific Reports

Nicolelis ha detto di aver essenzialmente creato una "rete neurale artificiale classica usando dei cervelli". Il che non la renderebbe esattamente una rete artificiale.

Nessuno sa come funzioneranno i computer artificiali del futuro, ma Nicoledis mi ha detto che diversi potenziali applicazioni che potrebbero vedere presto la luce. Sembra auspicare lo sfruttamento della biologia per svolgere compiti complessi per sistemi meccanici, una teoria simile, ad esempio, a quella che propone l'adozione dei processi naturali svolti dai batteri all'interno dell'industria manifatturiera.

"Questi computer non elaboreranno parole, calcoli matematici o ricerche su internet, saranno progettati, invece, per svolgere mansioni molto specifiche per cui gli animali sono specializzati", ha detto. "E`una visione completamente diversa della elaborazione computerizzata a cui non siamo abituati".

Le performance della Brainet, negli esperimenti, erano sempre superiori a quelle dei singoli ratti. Immagine: Scientific Reports

Sebbene questi animali abbiano degli elettrodi impiantati direttamente nel cervello, Nicoledis sostiene che il suo team sia al lavoro su metodi per creare Brainet non invasive per gli umani. Ad esempio, si potrebbe curare una vittima di ictus stimolandola a recuperare le funzionalità perdite tramite una connessione diretta con il cervello del terapista.

"Guardando alle terapie di riabilitazine, potremmo velocizzare l'appprensione e l'allenamento dei pazienti connettendo questi segnali cerebrali in maniera completamente non invasiva", ha spiegato lo scienzato. "Questo è l'internet dei cervelli. In un certo senso, quando la gente utilizza anche l'internet attuale, sta già sincronizzando il proprio cervello con quello degli altri ma nel futro otterremo la stessa cosa senza la necessità di digitare sulla tastiera o di utilizzare il mouse".