Menselijke hersencellen gekweekt in labo leren videogame Pong spelen in 5 minuten

Brett Kagan van het bedrijf Cortical Labs beweert dat hij met zijn team onderzoekers uit het Australische Melbourne voor het eerst een “gevoelig” brein op een schaaltje in een labo heeft gekweekt. Andere experten vinden die omschrijving te ver gaan, al noemen ze het onderzoek wel “opwindend”. “We konden geen betere term vinden om dit te beschrijven”, zegt Kagan. “Het is in staat om informatie van een externe bron op te nemen, die te verwerken en er vervolgens in real time op te reageren.” Neurowetenschapper Dean Burnett, die verbonden is aan de Cardiff Psychology School, geeft toch de voorkeur aan de term “denkend systeem”. “Er wordt informatie doorgegeven en duidelijk gebruikt, waardoor veranderingen ontstaan, dus over de stimulus die zij ontvangen wordt op een elementaire manier ‘nagedacht’”, zegt Burnett.

Het creëren van een minibrein is op zich niet nieuw. Het eerste werd al in 2013 gekweekt, toen om microcefalie te bestuderen, de genetische aandoening waarbij de schedelomvang te klein is en ook de hersenen zich niet volledig kunnen ontwikkelen. Sindsdien worden minibreinen vaker gebruikt in hersenonderzoek.

De primeur van dit onderzoek bestaat erin dat de hersenen werden verbonden met een externe omgevingsfactor, in dit geval een videogame, en dat er interactie was. Eerst werden menselijke hersencellen gekweekt uit stamcellen en enkele ook uit embryo’s van muizen. In totaal bestond het minibrein uit zo’n 800.000 cellen. Via elektroden werden de hersencellen verbonden met Pong, een van de allereerste videospellen, daterend uit de jaren 70.

Bij de proef met het minibrein gaven de elektroden aan aan welke kant het balletje was en hoe ver het verwijderd was van de batjes. Als reactie daarop produceerden de cellen hun eigen elektrische activiteit. Naarmate het spel vorderde, gebruikten ze minder energie. Maar wanneer er ‘gescoord’ werd en het spel dus opnieuw begon met het balletje op een willekeurig punt, verbruikten ze meer energie om zich aan te passen aan de nieuwe spelsituatie.

In vijf minuten tijd leerde het minibrein Pong spelen. De bal werd vaak gemist, maar het succespercentage lag ver boven wat nog toeval is, ook al - zo benadrukken de onderzoekers - heeft het minibrein geen bewustzijn en weet het niet dat het Pong aan het spelen is zoals een menselijke speler dat zou beseffen.

Kagan hoopt dat deze technologie uiteindelijk zal kunnen worden gebruikt om behandelingen voor neurodegeneratieve ziekten zoals Alzheimer te testen. Kagan wil verder gaan dan alleen maar kijken of de hersenen in een schaaltje al dan niet activiteit vertonen. “Het doel van hersencellen is om informatie in real time te verwerken”, zegt hij. “Het aanboren van hun ware functie ontsluit zo veel meer onderzoeksgebieden die uitgebreid kunnen worden onderzocht.” Kagan is nu van plan om te testen welke invloed alcohol heeft op de capaciteit van het minibrein om Pong te spelen. Hij wil nagaan of de hersencellen reageren zoals een menselijk brein, wat van het systeem een efficiënte stand-in voor experimenten zou maken.

De studie is na peer-review gepubliceerd in het tijdschrift ‘Neuron’.