APRES boutonnage en place d`un sarrau, magnétisme sur les gants

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From issue 2669 of New Scientist magazine, 13 August 2008, page 22-23
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Rise of the rat-brained robots
 13 August 2008
 From New Scientist Print Edition. Subscribe and get 4 free issues
 Paul Marks
Université de Reading au Royaume-Uni
APRES boutonnage en place d'un sarrau, magnétisme sur les gants chirurgicaux et
les vaporisant avec de l'alcool, je suis assez réputée sanitaires de vue du robot un
système de contrôle de près. Sans ces précautions, les spores fongiques sur ma
peau pourrait infecter. "Nous avons eu que cela se produise. Ils ne cessent de
travailler et mourir», déclare Mark Hammond, le créateur du système.
Ce n'est pas un robot système de contrôle - une ancienne plaine puce connecté à
une carte de circuit imprimé. Au lieu de cela, le contrôleur est niché dans une petite
casserole contenant un bouillon de rose de nutriments et d'antibiotiques. Dans ce
pot, quelques 300000 neurones chez le rat ont fait - et continuent de faire - les
connexions les uns avec les autres.
Comme ils le font, les neurones sont désincarnée la communication, l'envoi de
signaux électriques à un autre tout comme ils le font dans une créature vivante.
Nous le savons parce que le réseau de neurones est connecté à la base du pot à 80
électrodes, et les tensions suscitées par les neurones sont affichés sur un écran
d'ordinateur.
Ce sont ces schémas électriques spontanée que les chercheurs à l'Université de
Reading au Royaume-Uni veulent exploiter pour contrôler un robot. Si ils peuvent
le faire fiable, en stimulant les neurones avec des signaux provenant de capteurs
sur le robot et en utilisant les neurones réponse pour obtenir les robots de répondre,
ils espèrent mieux comprendre comment le cerveau fonctionner. Ces connaissances
pourraient aider dans le traitement d'affections comme la maladie d'Alzheimer, la
maladie de Parkinson et l'épilepsie.
"Nous essayons de comprendre ce qui se passe dans ce cerveau matériel qui
pourrait avoir des implications directes pour la santé humaine», explique Kevin
Warwick, la tête de lecture de la cybernétique, qui dirige le projet avec Hammond
et Ben Whalley, à la fois des neurosciences.

L'équipe sont loin d'être les seuls dans ce but. Lors d'une conférence sur Juillet in
vitro la technologie d'enregistrement à Reutlingen, en Allemagne, les équipes des
quatre coins du monde présenté des projets sur la culture du matériel cérébral et en
branchant des simulations et des robots, ou "animats" comme on les appelle.
Pour créer le "cerveau", le cortex de neurones de rat un fœtus est enlevé
chirurgicalement et dissocier les enzymes qui lui est appliqué pour déconnecter les
neurones les uns des autres. Les chercheurs ont ensuite déposer une mince couche
de ces neurones isolés dans une riche en éléments nutritifs moyenne sur une
banque des électrodes, où elle commence reconnecter. Ils le font de plus en plus
par des projections qui atteignent à toucher les neurones voisins. "C'est juste
fascinant que ce qu'ils font», affirme Steve Potter, de la Georgia Institute of
Technology à Atlanta, qui pionnier dans le domaine de la neurally contrôlée
animats. "Il est clair que les cellules du cerveau ont évolué pour se reconnecter
dans presque toutes les circonstances que ne pas les tuer."
Après environ cinq jours, les modèles de l'activité électrique peut être détecté
comme les neurones transmettre des signaux autour de ce qui est devenu un
maillage très dense d'axones et les dendrites. Les neurones semblent être tiré au
hasard, produisant des impulsions de tension connue sous le nom de potentiel
d'action. Souvent, cependant, plusieurs ou toutes d'entre eux le feu à l'unisson, un
phénomène connu sous le nom de "rupture".
Il ya divers points de vue sur ce que sont ces rafales. Certains les voient comme
pathologique activité - semblable à ce qui se passe dans l'épilepsie - tandis que
d'autres les voient comme le réseau de neurones exprimant une mémoire stockée.
«Je les interpréter que la saisie-comme comportement," dit Potter. "Je pense que la
rupture est une fonction de privation sensorielle».
Comme une créature sans membres ou les sens, la coupe vers le bas cerveau est
tout simplement l'éclatement de l'ennui, estime Whalley. "En l'absence d'entrée
sensorielle structuré l'hypothèse est que vous obtenez arbitrairement tout à fait
aléatoires et souvent préjudiciable activité parce que toutes ces cellules sont
demande pour certains types de direction."
Pour tester cette notion, l'équipe de Potter "arrosé" des impulsions électriques à
travers un certain nombre de contacts sur le multi-électrodes array (MEA), pour
simuler les intrants sensoriels, et réussi à étouffer l'éclatement de façon
significative l'activité. "Il semble que sensorielle d'entrée est de mettre le niveau
d'activité dans le cerveau», dit Potter.
Ces résultats ont encouragé les chercheurs à commencer à enquêter sur la maladie
pathologie avec des robots contrôlés par le cortex cultures. Si elles peuvent
apporter un robot de faire quelque chose à maintes reprises par l'envoi de signaux à

la culture, puis modifier le cerveau chimiquement, électriquement ou
physiquement à bouleverser cette maîtrise, ils espèrent être en mesure de travailler
sur certaines causes et les effets que la lumière sur les troubles tels que La maladie
d'Alzheimer.
Pour ce faire, les collègues de Whalley Dimitris Xydas et Julia Cohen a commencé
par une culture de connexion à un capteur à ultrasons dans un robot à roues. Ils ont
ensuite enregistrer les pointes de tension produite à l'intérieur de la culture lorsque
les signaux du capteur sont envoyés à celui-ci. Quand ils trouvent une zone que les
incendies toujours lorsque le capteur d'entrée atteint, ces signaux peuvent être
captés par une électrode et utilisés, par exemple à faire le robot d'éviter une
obstruction. Par exemple, si le capteur à ultrasons indique «mur droit devant" avec
un signal de 1 volt, et un noeud de certains neurones dans la culture génère
toujours une 100-microvolt potentiel d'action lorsque cela se produit, ce dernier
signal peut être utilisé pour faire le robot orienter droite ou la gauche pour éviter le
mur.
Pour ce faire, bien sûr, dont ils ont besoin pour connecter leur cerveau à la culture
du robot. Parce qu'il est vivant, il doit être conservé à la température du corps, de
sorte que le système de contrôle est placé dans une température contrôlée cabinet
de la taille d'un four à micro-ondes et communique avec le robot sur une liaison
radio Bluetooth.
Le robot puis whirrs bois autour d'un corral, et environ 80 pour cent de ses
interactions avec les murs gère avec succès à éviter. Les chercheurs ont maintenant
plan de tracer connexions neurales avant et après de tels voyages pour voir si les
connexions sont en train de renforcer, dit Cohen.
A Georgia Tech, Potter a obtenu des résultats similaires, obtenir son robot mobile
pour éviter les obstacles de 90 pour cent du temps. Il espère que la recherche aidera
les médecins à trouver les moyens de se recycler ou de contourner le mauvais
fonctionnement des circuits neuronaux chez les personnes atteintes d'épilepsie, et il
est aussi de commencer à travailler sur la maladie d'Alzheimer.
La première étape dans ce sens, cependant, est de trouver une façon de former les
neurones en plus un état permanent de réagir aux entrées capteur au bon moment.
Dans un document qui sera publié dans le Journal of Neural Engineering, Potter
roman décrit un système de formation de ces mini-cerveau.
Ce qu'il a constaté que d'une séquence d'impulsions électriques appliquées à un
maximum de six électrodes sur un accord multilatéral sur l'environnement agir
comme une sorte de "mode" de la culture, de changer son comportement d'être bon
à, disons, de la direction d'un robot dans une ligne droite de manoeuvre pour éviter
un obstacle. Mais parce que toutes les cultures sont différentes, il ne sait pas à quel

séquences d'impulsions qui fonctionnera le mieux pour chacun d'eux. Donc, il
génère de façon aléatoire de 100 séquences - appelé modèle de formation des
stimuli - pour chaque culture et permet un travail sur ordinateur à ceux qui
produisent les meilleurs connexions neurales de faire un robot virtuel aller dans
une direction souhaitée.
"Une séquence d'impulsions électriques peuvent faire le cerveau changement de
culture du robot comportement" Après avoir sélectionné les stimuli ont été
appliquées à quelques reprises, certains comportements deviennent ancrées dans la
culture pour quelques heures. En d'autres termes, la culture a été enseigné quoi
faire. «C'est comme un animal de formation de faire quelque chose par fur», dit
Potter.
L'équipe de lecture sont maintenant en train de planifier d'étudier si certaines
parties de la culture, plutôt que de tout ça, peut-être plus utile pour effectuer
certaines tâches. Ils prévoient également d'étudier si la culture doit être consigné
dans un robot le plus tôt possible. À l'heure actuelle, ils attendent de trois à cinq
semaines avant que la culture est parvenu à maturité avant d'appliquer toute entrée
sensorielle. Ce montant pourrait à essayer d'obtenir un sensori-privé "fou" pour
apprendre, dit Whalley.
Ce travail, nous l'espérons, contribuera à notre connaissance de la façon dont le
cerveau, mais son potentiel ne doit pas être exagérée, dit Potter. "Ce système est un
modèle. Tout ce qu'il fait est simplement semblable à ce qui se passe dans un
cerveau, ce n'est pas vraiment la même chose. Nous pouvons apprendre sur le
cerveau - mai, mais il nous induire en erreur."
Warwick d'accord, mais estime qu'il sera utile. "Si ce type de travail peut faire un 1
pour cent de différence dans la vie d'une maladie d'Alzheimer patient, il vaudra",
at-il dit.