Лабораторные мини-мозги научились решать задачи: новый шаг в развитии органоидов

Впервые о способности живых клеток к самоорганизации стало известно ещё в 1907 году, когда американский биолог Генри Ван Питерс Уилсон показал, что клетки губки могут заново сформировать организм после разделения. Позже это привело к открытию плюрипотентных стволовых клеток — «мастер-клеток», способных превращаться в любые типы тканей.

В 2013 году команда Мадлен Ланкастер создала первые мозговые органоиды — миниатюрные трёхмерные структуры из стволовых клеток, имитирующие человеческий мозг. Такие «мини-мозги» содержат настоящие нейроны и используются для изучения развития мозга, моделирования заболеваний и тестирования лекарств.

В новом исследовании учёные из Университета Калифорнии в Санта-Крузе продемонстрировали, что мозговые органоиды способны к целенаправленному обучению. В эксперименте органоиды решали задачу "cart-pole" — классический тест для искусственного интеллекта и робототехники, аналогичный удержанию стержня вертикально на ладони.

Исходно «мини-мозги» справлялись с задачей лишь в 4,5% случаев, но после тренировки с помощью электрических сигналов и алгоритма обучения с подкреплением их успех вырос до 46%. По словам ведущего автора Эша Роббинса, учёные «тренировали» органоиды, давая им обратную связь и помогая корректировать действия.

Эксперимент показал, что даже минимальные нейронные структуры без сенсорных органов, гормонов и мотивации способны к адаптивным вычислениям и обучению. Открытие подтверждает, что пластичность и способность к обработке информации — фундаментальное свойство кортикальной ткани.

Работа открывает новые перспективы для биокомпьютеров, моделирования нейродегенеративных заболеваний и тестирования лекарств, а также ставит вопросы об этике и границах использования органоидов.

 Источник: Cell Reports