Neurowissenschaft : Neuer Roboter fährt mit Rattenhirn

Wie lernt ein Gehirn? Wie speichert es Erinnerungen? Diesen Geheimnissen sind britische Wissenschaftler auf der Spur, indem sie einen Roboter mit einem Rattenhirn ausstatten. Der blecherne Kerl lernt schnell - mittlerweile erkennt er schon Hindernisse von allein.

LondonBritische Forscher haben einen Roboter mit Rattengehirn entwickelt: Kultiviert in einer Petrischale senden lebende Nervenzellen aus dem Gehirn junger Ratten dem kleinen fahrbaren Roboter Signale, die so umgerechnet werden, dass sie seine Bewegungen steuern. Umgekehrt schicken Sensoren an dem Gerät, die Informationen über die Umgebung sammeln, elektrische Impulse zurück an das neuronale Netzwerk und schließen so den Schaltkreis. Einen zusätzlichen Computer gibt es nicht. "Die einzige Steuerung, die der Roboter hat, ist das biologische Gehirn", sagt Mitentwickler Kevin Warwick von der University of Reading. Ziel des Projektes sei es, mehr darüber zu erfahren, wie ein Gehirn lernt und Erinnerungen speichert, berichtet das Magazin "New Scientist".

Um das Gehirn zu schaffen, ließen Warwick und seine Kollegen etwa 300.000 Nervenzellen auf einem Multi-Elektroden-Array wachsen - einer Art Petrischale, in deren Boden 80 feine Elektroden eingelassen sind. Diese Elektroden erfassen die elektrischen Signale der Nervenzellen und leiten sie an den Roboter weiter, der in einer Holzkiste hin- und herfährt. Stößt er dabei auf ein Hindernis wie etwa die Wand, erzeugen seine Sensoren ebenfalls ein elektrisches Signal, das zurück zum Gehirn geleitet und von den Nervenzellen verarbeitet wird. Dabei suchen die Forscher nach reproduzierbaren Reaktionen des künstlichen Gehirns, indem sie Informationen wie "Wand direkt voraus" mit immer dem gleichen Signal vom Roboter an die Nervenzellen übermitteln. Produziert daraufhin stets die gleiche Gruppe von Nervenzellen ein Antwortsignal, kann dieses zum Beispiel verwendet werden, um dem Roboter den Befehl "Fahr nach rechts" zu geben.

Wiederholte Aktivitäten verstärken Nervenzellen

Der Clou dabei: Das künstliche Gehirn lernt aus den Erfahrungen des Roboters. "Schon jetzt führen stetig wiederholte Aktivitäten dazu, dass sich die Verbindungen zwischen den Nervenzellen verstärken", sagt Warwick. "Man kann das auch beim Menschen sehen: Wenn man etwas häufig macht, gewöhnt man sich daran und wird immer besser - und das ist exakt das, was auch beim Roboter passiert." Aktuell schafft es der Roboter dank seines Rattengehirns, Hindernisse in einer vertrauten Umgebung in 80 Prozent der Fälle zu vermeiden.

"Eine der wichtigsten Fragen der Neurowissenschaften heute ist: Wie kommt man von der Aktivität einzelner Nervenzellen zu komplexen Verhaltensweisen?", erläutert Warwicks Kollege Ben Whalley. "Dieses System bietet nun die einzigartige Gelegenheit, etwas anzuschauen, was komplexe Verhaltensmuster zeigt, aber immer noch eng an die Aktivität einzelner Zellen geknüpft ist."

Er und sein Team wollen ihrem Roboter nun noch weitere Fähigkeiten beibringen und auch sein Gedächtnis verbessern. Damit hoffen sie, direkt beobachten zu können, was beim Lernen und beim Speichern von Erinnerungen mit den Nervenzellen passiert - Erkenntnisse, die irgendwann beim Bekämpfen von Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson helfen sollen. Allerdings dürfe man nicht vergessen, dass es sich hier um ein Modell handele, dessen Funktionen lediglich denen des Gehirns ähnelten, heißt es. (sgo/ddp)

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