Ein Gehirn in der Petrischale hat gelernt PONG zu spielen

Gehirne aus menschlichen Zellen für alle möglichen guten und schlechten Anwendungen zu züchten, davon träumen viele Forscher schon lange. Inzwischen ist diese Science-Fiction wahr geworden, denn einem australischen Start-up ist es nun gelungen, zumindest erst einmal Miniaturgehirne aus menschlichen Zellen zu züchten.

Aber was kann man so einem kleinen Gehirn überhaupt beibringen? Die Wissenschaftler haben sich einfach mal für den Automatenklassiker „Pong“ entschieden. Die Zellhaufen lernten das jedenfalls deutlich schneller, als dies mit KI bewerkstelligt werden kann. Als Begründung kommt dafür zum Beispiel infrage, dass Hirnzellen verschiedene Informationsströme parallel verarbeiten können und dies noch dazu bei erstaunlicher Energieeffizienz.

Wir wissen, dass unser Gehirn eine Leistungsaufnahme von umgerechnet maximal 24 W aufweist, Grund genug für die Forschung, intensiv darüber nachzudenken, wie man biologische Nervenzellen für die Informatik nutzbar machen kann.

Die australische Firma „Cortical Labs“ bezeichnet ihre fleißigen Minihirne als „DishBrains“. Gezüchtet werden sie jeweils aus nur wenigen menschlichen Hirnstammzellen. Dies geschieht auf einem Chip, der mit einem Mikroelektrodennetz unterlegt ist, das die Zellen direkt an eine Hardware ankoppelt. Auf diese Weise können die Zellen zu jeder Zeit durch elektromagnetische Impulse beliebig stimuliert werden. Etwas Ähnliches läuft ja auch im natürlichen Gehirn ab.

Jedes Miniaturgehirn besteht aus 800.000 bis 1.000.000 Neuronen, die sich in einer Nährlösung befinden. Damit sind die kleinen Denker bereits circa zehnmal größer als das Nervenzentrum einer Fischlarve, aber im Vergleich zu einer Maus, deren Gehirn aus 15 Milliarden Neuronen besteht, ein Nichts. Übrigens ist das menschliche Gehirn kaum sieben Mal größer als das einer Maus, geht man von der Zahl der Neuronen aus. Dies vor Augen, versteht man natürlich vieles.

Spielregeln

Über die Platine kommen geringfügige Impulse an, die dem Zellhaufen stets die Position eines virtuellen digitalen Balls vermitteln, wobei der Ball immerzu von einer gedachten Wand abprallt.

Die Neuronen reagieren selbst mit ganz ähnlichen Impulsen, die sozusagen die Bewegung eines Schlägers nachzeichnen. Ein negativ konnotiertes Signal, das als unangenehmes Gefühl interpretiert werden darf, ist jeweils die Antwort auf einen verfehlten Ball.

Nicht Hardware, sondern Wetware

Die Geschwindigkeit, mit der die Mini-Gehirne im Vergleich zu KI-Systemen lernten, war für die Forscher mehr als beeindruckend. Der Unterschied machte durchaus einen Faktor 12 aus. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass sich neuronale Verbindungen der gestellten Aufgabe anpassen können, indem sie sich neu strukturieren.

Der leitende Wissenschaftler von Cortical Labs, Brett Kagan, interpretiert die Vorgänge so, dass ein DishBrain „in einer Matrix lebt“ und davon ausgeht, dass seine Zellen den Schläger darstellen.

Die neuartige „Feuchtware“-Technologie weckt nicht nur in Australien Begehrlichkeiten. Unter der Projektbezeichnung Neu-ChiP hat sich gleich ein Konsortium mehrerer europäischer und israelischer Firmen und Forschungseinrichtungen auf das Thema „biologische Computer“ gestürzt. Vorbilder ihrer Vision mögen hier Cyberpunk-Romane wie Schismatrix, die Neuromancer-Saga oder Star Trek sein.

Dass sich die Menschheit praktisch mit jeder Erfindung beziehungsweise mit jedem sogenannten Fortschritt langfristig nur noch mehr Probleme eingehandelt hat, die wiederum dringend gelöst werden müssen, ist ein Gedanke, der dann hoffentlich endlich von künstlichen Gehirnen mal weiterverfolgt wird.

Beitragsbild: 123rf.com – ian allenden

Dieser Beitrag wurde am 13.01.2022 erstellt.

René Gräber
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