Células cerebrais vivas, em um prato de laboratórios, aprenderam a jogar o jogo de videogame Pong, dos anos 1970 .

Cerca de 800.000 células ligadas a um computador aprenderam gradualmente a sentir a posição da bola eletrônica do jogo e controlar uma raquete virtual, relata uma equipe na revista Neuron. A nova conquista faz parte de um esforço para entender como o cérebro aprende e como tornar os computadores mais inteligentes.

"Fizemos grandes avanços com a computação a base de silício, mas eles ainda são rígidos e inflexíveis", diz Brett Kagan , autor do estudo e diretor científico da Cortical Labs em Melbourne, Austrália. "Isso é algo que não vemos com a biologia."

Por exemplo, tanto os computadores quanto as pessoas podem aprender a fazer uma xícara de chá, diz Kagan. Mas as pessoas são capazes de generalizar o que aprenderam de uma forma que um computador não consegue.

"Você pode nunca ter ido à casa de outra pessoa, mas procurando e vasculhando um pouco você pode fazer uma xícara de chá decente, ao encontrar os ingredientes", diz ele. Mas mesmo um computador muito poderoso teria dificuldades para realizar essa tarefa em um ambiente desconhecido.

Então, a Cortical Labs vem tentando entender como as células cerebrais vivas adquirem esse tipo de inteligência. E Kagan diz que o experimento Pong foi uma maneira de a empresa responder a uma pergunta-chave sobre como uma rede de células cerebrais aprende a mudar seu comportamento:

?Se permitirmos que essas células saibam o resultado de suas ações, elas realmente serão capazes de mudar de alguma forma direcionada a um objetivo?, diz Kagan.

Para descobrir, os cientistas usaram um sistema que desenvolveram chamado DishBrain.

Esta imagem de microscópio eletrônico de varredura mostra uma cultura neural crescendo em uma matriz de vários eletrodos de alta densidade. Esse sistema permitiu aos pesquisadores treinar neurônios para jogar o videogame Pong.

Uma camada de neurônios vivos é cultivada em um chip de silício especial no fundo de um prato do tamanho de um polegar cheio de nutrientes. O chip, que está ligado a um computador, pode detectar sinais elétricos produzidos pelos neurônios e enviar sinais elétricos a eles.

Para testar a capacidade de aprendizado das células, o computador gerou um jogo de Pong, uma versão bidimensional do tênis de mesa que ganhou um culto de seguidores como um dos primeiros e mais básicos videogames.

Pong é jogado em uma tela de vídeo. Um retângulo preto define a mesa e um cursor branco representa a raquete de cada jogador, que pode ser movida para cima ou para baixo para interceptar uma bola branca.

Na versão simplificada usada no experimento, havia uma única raquete no lado esquerdo da mesa virtual, e a bola rolava dos outros lados até escapar da raquete.

Para permitir que as células cerebrais jogassem o jogo, o computador enviou sinais para elas indicando onde estava a bola quicando. Ao mesmo tempo, passou a monitorar as informações vindas das células na forma de pulsos elétricos.

"Pegamos essa informação e permitimos que influenciasse o jogo Pong que eles estavam jogando", diz Kagan. "Para que eles pudessem mover o remo ao redor."

A princípio, as células não entendiam os sinais vindos do computador, nem sabiam quais sinais enviar na outra direção. Eles também não tinham motivos para jogar o jogo.

Assim, os cientistas tentaram motivar as células usando estimulação elétrica: uma explosão bem organizada de atividade elétrica, se acertassem. Quando eles erraram, o resultado foi um fluxo caótico de ruído branco.

"Se eles acertassem a bola, demos a eles algo previsível", diz Kagan. "Quando eles perderam, eles conseguiram algo que era totalmente imprevisível."

A estratégia foi baseada no Princípio da Energia Livre , que afirma que as células cerebrais querem ser capazes de prever o que está acontecendo em seu ambiente. Então eles escolheriam estimulação previsível em vez de estimulação imprevisível.

A abordagem funcionou. As células começaram a aprender a gerar padrões de atividade elétrica que moveriam a raquete na frente da bola, e gradualmente os ralis ficaram mais longos.

As células cerebrais nunca ficaram tão boas em Pong. Mas, curiosamente, as células do cérebro humano pareciam atingir um nível de jogo um pouco mais alto do que as células do cérebro de camundongos, diz Kagan.

E o nível de jogo foi notável, considerando que cada rede continha menos células do que o cérebro de uma barata, diz Kagan.

?Se você pudesse ver uma barata jogando um jogo de Pong e ela conseguisse acertar a bola duas vezes mais do que estava perdendo, você ficaria bastante impressionado com essa barata?, diz ele.

Os resultados sugerem um futuro em que a biologia ajuda os computadores a se tornarem mais inteligentes, mudando a maneira como aprendem, diz Kagan.

Mas esse futuro provavelmente ainda está longe, diz Steve M. Potter , professor adjunto da Georgia Tech.

"A ideia de um computador com alguns componentes vivos é empolgante e está começando a se tornar realidade", diz ele. "No entanto, os tipos de aprendizado que essas coisas podem realizar são bastante rudimentares agora."

Mesmo assim, Potter diz que o sistema que permitiu às células aprender Pong pode ser uma ótima ferramenta para fazer pesquisas.

"Este é um modelo animal semi-vivo que pode ser usado para estudar todos os tipos de mecanismos no sistema nervoso, não apenas para aprender", diz ele.