Células cerebrales humanas en laboratorio aprenden a jugar videojuegos mientras científicos recrean cerebro de mosca en simulación digital

La empresa australiana Cortical Labs, con sede en Melbourne, desarrolló lo que describe como "la primera computadora biológica desplegable del mundo", que funciona con tejido humano vivo en lugar de chips de silicio y actualmente ejecuta el videojuego Doom de 1993, según informó su director ejecutivo Hon Weng Chong.

Esta misma compañía había logrado en 2022 que neuronas cultivadas en laboratorio jugaran Pong. "En el mundo de los nerds de la informática, hay una obsesión con hacer que Doom funcione en todo, desde calculadoras hasta microondas", explicó Chong. "Tan pronto como logramos que Pong funcionara, lo primero que la gente dijo fue: '¿Cuándo van a hacer Doom?'"

Las células cerebrales utilizadas provienen del propio Chong. El proceso no requiere extracción cerebral, sino que utiliza una técnica desarrollada por el profesor Shinya Yamanaka, quien ganó el Premio Nobel en 2012. A partir de 10 mililitros de sangre se extraen aproximadamente 100 glóbulos blancos, que luego se reprograman en células madre pluripotentes inducidas, los bloques de construcción biológicos del cuerpo, que pueden reproducirse exponencialmente.

"Esencialmente revertimos el reloj biológico a un estado embrionario, las inducimos a convertirse en neuronas y las colocamos en un chip de vidrio aproximadamente del tamaño de una moneda de 50 peniques", detalló Chong. "Como están en un chip, y la electricidad es el lenguaje común entre las neuronas y el sistema informático, podemos interactuar con ellas y hacer que jueguen Doom".

El cerebro humano promedio contiene aproximadamente 86.000 millones de neuronas, equivalente a unas 430.000 placas de Petri como la utilizada en el experimento.

Para este proyecto, Cortical Labs colaboró con Sean Cole, un singapurense de 24 años que acaba de completar una maestría en inteligencia artificial en la Universidad de Sussex. Cole escribió el código de forma remota, que el equipo luego probó en sus máquinas locales. "Me sorprendió un poco que funcionara a la primera", admitió Cole.

El sistema funciona tomando una instantánea del juego con información como la salud del jugador y la posición de los enemigos, pasándola a través de una red neuronal, convirtiéndola en números y enviando los datos. "Esto se llama codificación: esencialmente convertir el estado del juego en señales que las neuronas puedan entender", explicó Cole. "Las neuronas luego disparan una salida: moverse a la izquierda, moverse a la derecha, caminar hacia adelante, disparar o no disparar, que el sistema decodifica y convierte nuevamente en acciones en el juego".

"Si piensas en cómo operan los humanos, tenemos información que entra en nuestra retina, que se convierte en señales eléctricas, se procesa en el cerebro y luego ocurre una salida", añadió Chong. "Realmente no es diferente de eso".

Respecto a si el sistema es consciente, Cole fue categórico: "Definitivamente no creo que sea consciente. Al principio no sabía cómo moverse, apuntar o incluso disparar. Luego dispararía a los primeros dos enemigos y se detendría, casi como si se estuviera preservando. Así que definitivamente está aprendiendo".

El mecanismo exacto de aprendizaje no está claro. "Podemos hipotetizar que podría involucrar cosas como el principio de energía libre, la idea de que los sistemas vivos actúan para minimizar la energía libre, o el aprendizaje hebbiano, donde las conexiones entre neuronas se fortalecen cuando se activan juntas", señaló Cole.

Cole sugirió que la tecnología podría eventualmente conectarse a humanos de manera similar a Neuralink, "donde inyectas un chip en el cerebro para entrenar a alguien a aprender un idioma más rápido". Sin embargo, advirtió: "Una gran preocupación sería: ¿qué pasa si anulas los recuerdos de alguien?"

Aunque Chong expresó interés en intentar que las neuronas jueguen Pokémon a continuación, la aplicación futura real de esta tecnología reside en la medicina. "La gente lo está mirando desde ángulos de investigación biomédica, para modelado de enfermedades", dijo. "Cosas como la epilepsia, donde los medicamentos podrían probarse en neuronas cultivadas fuera del cuerpo, no solo para descubrir nuevos medicamentos, sino para adaptarlos a nivel personal".

Paralelamente, en San Francisco, la empresa de biotecnología Eon Systems escaneó el cerebro de una mosca de la fruta viva y lo recreó como un insecto virtual que sabía caminar, volar, acicalarse y alimentarse en su entorno virtual sin ningún entrenamiento o indicación previa, según informó Michael Andregg, director ejecutivo de Eon Systems.

El cerebro de una mosca de la fruta comprende alrededor de 140.000 neuronas, aproximadamente cinco placas de Petri. La mosca virtual tiene 87 articulaciones y puede hacer prácticamente cualquier cosa que pueda hacer una mosca real.

"El cerebro fue escaneado usando microscopía electrónica. Nuestro jefe de ingeniería dirigió un proyecto para emular ese cerebro, y ahora hemos colocado el cerebro emulado de nuevo en un cuerpo, para que pueda deambular por un mundo virtual", explicó Andregg.

Este descubrimiento desafía una suposición central de la inteligencia artificial moderna: que la inteligencia debe ser adquirida. En el caso de la mosca, gran parte de su comportamiento parece estar incorporado desde el nacimiento.

"La mosca probablemente sabe que algo está mal, porque no estamos simulando el entorno con alta fidelidad", admitió Andregg. "No podemos dar señales muy específicas de sabor y olor, solo que algo huele dulce o sabe amargo, pero no hay aromas complejos".

Andregg sugirió que la emulación cerebral podría eventualmente permitir a los humanos "prosperar en un mundo con superinteligencia. Nuestro objetivo es hacer que la emulación y el cerebro y cuerpo computados se sientan indistinguibles del cuerpo y cerebro bioquímicos naturales", continuó. "Si se siente diferente, hemos hecho algo mal".

Sin embargo, la tecnología está lejos de los futuros imaginados en ciencia ficción donde las personas se cargan a internet, principalmente porque el cerebro de la mosca tuvo que ser removido del cuerpo primero. "Escanear el cuerpo era demasiado difícil", dijo Andregg, lo que probablemente reducirá la lista de espera de voluntarios humanos dispuestos a probar la tecnología.

Chong cree que la computación biológica podría lograr cosas con las que la computación tradicional ha tenido dificultades. "Hay algo llamado la paradoja de Moravec, que es bien conocida en robótica: lo que los humanos encuentran muy difícil, las computadoras lo encuentran fácil, y lo que las computadoras encuentran difícil, los humanos lo encuentran fácil", explicó.

"El razonamiento abstracto, las matemáticas y el lenguaje son relativamente recientes en términos evolutivos, por lo que las computadoras sobresalen en ellos. Pero el control motor y la toma de decisiones probabilísticas son cosas que hemos heredado a través de millones de años de evolución. Los robots pueden ser muy buenos resolviendo problemas matemáticos, pero todavía estamos tratando de construir robots que puedan caminar correctamente", añadió Chong.

Los sistemas biológicos como la simulación de la mosca de la fruta podrían eventualmente impulsar robots, drones y otras máquinas que necesitan navegar la impredecibilidad desordenada del mundo real, según Chong.

Por ahora, la primera computadora biológica de la humanidad está ocupada haciendo lo que los humanos siempre han hecho con nueva tecnología: jugar videojuegos. Y en algún lugar de Silicon Valley, una mosca de la fruta está viviendo su segunda vida dentro de una computadora, totalmente inconsciente de que está viviendo en una Matrix para insectos.