今年六月,法国蒙彼利埃大学实验室里,一台钢琴被奏响。弹琴的是机械手,控制它的却是一小片人脑组织。
这片组织泡在培养皿里,主人已去世数小时,它还在练琴。这不是科幻,是最近一项科研成果。
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人死后,脑内神经元不会立刻关机。数小时内取出脑组织,切成薄片培养,神经元仍能放电。
团队选用OPAB材料,来自3位遗体捐献者控制运动的皮层。
死后12小时内取材,30分钟内送进实验室,切成300微米薄片。
脑片放在微电极阵列上,研究人员随机挑6个电极。3个当运动电极,3个当感觉电极。
脑片一放电,电脑翻译成指令,手指按下琴键。琴一响,麦克风听见,再转成电刺激拍回脑片。
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实验用了机械手三根手指,分别按钢琴LA、TI、DO三个键。同一根手指连按5次是一组,每天100次,三天共900次。
没有老师打分,弹对没奖励,弹错没人纠正。它靠重复学习。
神经元反复在差不多时间一起放电,连接会被加强。
训练第一天准确率31.2%,三选一蒙的概率是33%,等于瞎猜。
三天后整体准确率升到58.5%,其中3片做到100%,7片学会两个音。
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为排除瞎猜,团队做了三组对照。换没训练过的电极,准确率36.6%,还是乱猜水平。
下药掐断神经信号,学习效果显著下降。用病毒破坏,表现一落千丈。
三组对照证明,脑片学到了真实的感觉运动关联,靠的是突触可塑性。
学习还是双向的,教它按这个键发这个声,它自动学会听到声去按键。
纵向追踪中,5片脑片有4片在训练结束17天后仍保持效果。其中两片三个音全对。
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实验只有三个音,远不是一首曲子。近四成脑片连两个音都没学会,样本只来自3位捐献者。
现在结果离控制义肢做精细操作,大概相当于敲三个字和写完一本小说。
它的真正意义,是给科学家一个观察人脑学习的窗口。
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死后脑片保留真实细胞结构和层次,方便研究。如果平台更稳定,能接更多电极,就可能用于药物筛选。
美国Bexorg公司处理过超过700颗大脑,还帮一款药拿到FDA批准。
法国团队系统跟Bexorg路线不完全一样,但方向有交集。
一块脑组织离开人体,没有意识,没有奖赏信号。就靠神经元连接变化,跑通感知、行动、反馈、学习的闭环。
脑科学被称为生命科学最后的圣杯。人脑这块硬件,确实厉害得离谱。
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