Dans une étude, des chercheurs en neurosciences ont démontré que des neurones cultivés in vitro peuvent apprendre à jouer au jeu vidéo Pong. D’une série d’expérimentations gaming, ils ont conclu que ceux-ci pouvaient se montrer sensibles. Une découverte qui promet, surtout pour le machine learning.
Neuron publie la nouvelle : des neurones de laboratoire peuvent être doués de sensation
Le mercredi 19 octobre 2022, la revue scientifique « Neuron » publie une étonnante étude menée par des chercheurs australiens et qui offrirait de nouvelles pistes de recherche en biotechnologie. Ceux-ci avaient mis en évidence le caractère « intelligent » et « sensible » de neurones cultivés dans une boite de Pétri, en laboratoire.
Ce groupe de cellules nerveuses baptisé « Dish Brain » avait clairement montré à travers une série de tests qu’ils étaient capables de recevoir des informations de type sensoriel et d’y associer une réponse. Cette conclusion fut surtout établie sur leur manière de réagir et de jouer au grand classique du jeu vidéo, « Pong ».
Le jeu vidéo Pong pour tester la sensibilité du Dish Brain
En amont, l’équipe de chercheurs avait réalisé leur expérience sur un prélèvement de cellules nerveuses de cerveaux embryonnaires de souris et de neurones provenant de cellules souches humaines. Le but était de mesurer leur potentiel d’action et de savoir s’il l’on pouvait exploiter l’intelligence inhérente de ces cellules du cerveau d’une quelconque manière.
C’est ainsi que Brett Kagan et ses collègues ont cultivé les prélèvements de neurones dans une boite de Pétri. Ils avaient utilisé des matrices de microélectrodes comme connexions afin de stimuler les neurones et de détecter l’activité nerveuse. Les expériences menées ont été effectuées sur des groupes de neurones de 800 000 unités environ, ce qui est à peine plus grand que le cerveau d’un bourdon.
Entourée de ces microélectrodes, la culture de corps cellulaire recevait les signaux d’une version simplifiée du jeu de tennis Pong. Un signal lui était envoyé afin de lui indiquer l’emplacement de la balle dans le jeu vidéo. En réaction, celle-ci répondait par un influx nerveux ou retour de signal qui lui permettait de déplacer la raquette et de taper dans la balle.
Le « principe de l’énergie libre » expliquant le phénomène de réponses de ces cellules nerveuses
Le fait même que l’amas de cellules in vitro fut capable de générer une réponse dépassait déjà les attentes de l’équipe du Dr Kagan. Cependant, la question se pose : comment ces scientifiques ont-ils appris à ces cellules à jouer à Pong , l’un des plus cultes et des plus anciens jeux vidéo?
Ils ont tout simplement appliqué le « principe de l’énergie libre », une théorie introduite par Karl Friston il y a une décennie. Celui-ci repose sur le fait que par instinct, les cellules cherchent à réduire l’imprévisibilité de leur environnement. Pour garder le contrôle de leur univers, les neurones devaient réduire les imprévisibilités de son milieu. Ici, ce facteur inconnu traduit leur incapacité à toucher et à contrôler le flux de la balle de tennis.
De la théorie en neurosciences à la pratique gaming
Lorsque les neurones touchaient donc la balle avec la raquette, ils traduisaient cela comme une information prévisible équivalant à une réussite. Par contre, quand ils loupaient la balle, ils considéraient le stimulus reçu comme une imprévisibilité, un échec donc. Brett Kagan explique que ce système de stimulation avait appris au Dish Brain à jouer au Pong et à faire preuve de différenciation.
De cette étude sur jeu vidéo, Dr Kagan précise tout de même que ces neurones cérébraux ne présentent aucune forme de conscience leur permettant de modifier leurs réponses aux stimulations comme avec le cerveau humain. Ils se limitent à des réponses de circuit, sans plus.
L’amélioration du machine learning parmi les perspectives découlant de l’étude
Partie sur cette belle lancée, l’équipe de neuroscientifiques australiens a soumis cette boîte de Pétri de corps cellulaires à d’autres terrains gaming. Ils ont également testé sa capacité à s’adapter au jeu de Google qui consistait à faire sauter un T-Rex courant le long d’un parcours d’obstacles quand on se retrouvait hors connexion. Les résultats ont été plutôt encourageants. Pour leur prochaine expérimentation, ils comptent voir comment l’alcool et les médicaments peuvent altérer et affecter les récepteurs sensoriels de cette culture neuronale.
Cela étant dit, pour Dr Kagan, elle se projette déjà loin dans cette découverte avec l’idée de pouvoir concevoir des ordinateurs biologiques. Avec la capacité de ces neurones à traiter l’information, peut-être pourrait-on un jour espérer développer des machines biologiques ? Ceux-ci viendraient notamment en soutien à l’algorithme d’apprentissage « machine learning » des ordinateurs numériques d’aujourd’hui et de demain.
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Avec ETX Daily Up