据美国《大众机械》月刊网站3月11日报道，科学家正在尝试训练实验室培育大脑。

虽然人造器官听起来像是科幻小说素材，但实际上科学家对这一设想的实验探索已有超过一个世纪。例如，美国生物学家亨利·范彼得斯·威尔逊曾在1907年验证了实验室培育器官(即“类器官”)的基本原理，他展示了从海绵中分离出的细胞如何在体外自我组织和再生。几十年来，这种探索在形形色色的动物身上持续进行，直到2009年科学家最终利用小鼠肠道干细胞制造出了首例三维类器官。

在随后的十几年里，类器官变得日益复杂，为科学家研究机体中的细胞、组织和器官如何工作提供了新途径，也为开发潜在疗法提供了更为低廉和符合伦理的平台。类器官备受瞩目的应用场景之一便是我们对于大脑这个最为复杂器官的持续探索。

在美国《细胞报告》杂志发表的一项新研究中，加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的科学家团队成功训练了一个由小鼠干细胞培育出的大脑类器官，以解答被称为“倒立摆问题”的工程学基准测试题。由于这种类器官缺乏身体，且无生物学目标意识或感官体验，这一学习行为证明适应性计算可能是皮层组织自身固有的特性。

论文第一作者、加州大学圣克鲁斯分校博士生阿什·罗宾斯在声明中说：“我们正试图理解神经元如何能在适应性调整后具备解题能力的基本原理。如果我们能在培养皿中弄清驱动这一过程的机制，这将为我们研究神经系统疾病如何影响大脑的学习能力开辟新途径。”

该大脑类器官大小仅如胡椒粒，但里面装载着数百万个神经元，它被固定在一个特制芯片上，这使得科学家能够观察和控制特定神经元的放电。研究人员使用了一个电生理系统，利用电刺激发送和接收来自神经元的信息。他们采用经典的“倒立摆问题”来测试这一系统。这是一种平衡能力测试，类似于把一根直尺竖着立在手上，并根据位移和重力不断调整位置以保持其平衡。研究人员“教导”这个类器官利用或弱或强的电信号来平衡一根电脑模拟的杆子。如果该类器官无法在超过平均时限的时间内保持杆子平衡，它就会通过一个人工智能算法接受“强化学习”，该算法会选择对哪些神经元进行训练。

罗宾斯在新闻声明中说：“你可以把它想象成一个人工智能教练，它会说，‘你做得不对，往这边稍稍调整一下’，我们正在学习如何最高效地给予它这些指导信号。”

科学家们发现，随机性训练只能实现4.5%的成功率，而适应性训练可以把成功率大幅提高到46%。不过，一旦该类器官休息超过45分钟，这种短暂的学习记忆便几乎完全消失。由于类器官不像人类(或小鼠)那样拥有多个大脑区域，它无法保留长期的学习记忆。

这并不是实验室培育大脑首次接受解决特定问题的训练。2022年，科学家曾训练一个人工合成大脑学习如何玩一款著名的乒乓球电子游戏。而在最近，其他研究人员还开发了使用人类大脑细胞的神经形态平台。对于加州大学圣克鲁斯分校的研究人员来说，目标是开发一个能够帮助科学家治疗神经系统疾病的大脑类器官平台。但随着研究的日益精进，尤其在涉及人类干细胞时，专家们还将思考一个同样重要的伦理问题：这些类器官究竟在多大程度上是有生命的？

论文联合作者、加州大学圣克鲁斯分校的戴维·豪斯勒在新闻稿中说：“我们希望明确一点，我们的目标是推进大脑研究和神经系统疾病的治疗，而不是用实验室培育的动物脑组织取代机器人控制器和其他类型的计算机。后者也许看起来很酷，但会带来严重的伦理问题，尤其是在使用人类大脑类器官的情况下。”（编译/曹卫国）