一支来自法国的科研团队近日公布了一项实验成果:将死后人脑组织中仍保持活性的脑切片接入仿生机械手,使其在“听到”音符后能模仿人类弹奏电子琴。研究共使用来自3名供体的30个脑组织外植体,其中16个进入主要测试,训练四天后平均模仿准确率从31.22%提升至58.5%,部分样本实现100%正确模仿。
这项研究的核心背景是混合AI系统的探索。人脑功耗仅约20瓦,而当前最强大的超级计算机功耗达数十兆瓦;在样本学习效率上,AlphaGo需在超过15万盘棋局上训练,GPT-3的训练数据量相当于人类每天读5本电子书连续读250年。相较之下,人脑能以极低能耗实现小样本学习和快速泛化,这促使研究者考虑将真实神经元直接接入计算系统。
此前该方向主要尝试二维培养神经元和脑类器官,但前者难以形成稳定的神经可塑性,后者的神经回路不够成熟且个体差异大。法国团队改用死后成人脑组织外植体(OPAB),这种材料保留了成熟的细胞类型、组织结构和部分神经连接,在获得氧气和葡萄糖后可维持神经活动。
实验设置中,研究人员将OPAB置于微电极阵列上,随机选出三枚电极作为“运动电极”连接机械手三根手指,分别对应电子琴上的LA、TI、DO三个音。机械手按键后,麦克风收集声音,解码器识别音符并刺激脑片上对应的“感觉电极”,形成完整的闭环系统。训练阶段每天重复300次动作与感觉的关联刺激,连续三天,让脑片建立“手指动作—声音结果”的绑定关系。
值得注意的是,整个训练过程没有奖励函数或纠错机制,仅依赖神经可塑性——经常同时激活的神经元连接会逐渐增强。测试时,人类实验者随机弹奏音符,脑片在“听到”声音后反向激活此前关联的运动区域,驱动机械手完成模仿。对照实验显示,换成未训练电极后准确率跌回随机水平,用药物阻断突触传递或感染Tahyna病毒后模仿能力明显下降,证明学习结果确实存储在脑组织本身的神经连接中。
长期追踪的5个OPAB中,有4个在训练结束17天后仍保留学习结果,其中两个仍能100%正确模仿全部三个音符。研究团队指出,该工作首次将成年人的真实脑组织放入可感知、行动、再学习的闭环系统,为神经科学与AI的交叉研究提供了新方向。尽管距离“人脑计算机”尚有距离,但这一路径可能对认知科学、神经疾病乃至医疗研究产生推动作用。
该文观点仅代表作者本人,企服科学平台仅提供信息存储空间服务。