Des cellules cérébrales cultivées jouent à qui mieux mieux

Envie de jouer une partie de Pong à l’ancienne? Des neurones en laboratoire relèvent volontiers le défi et démontrent ainsi qu’ils sont le point de départ de l’intelligence, selon des chercheurs.

C’est en 1972 qu’est apparu l’un des tout premiers jeux vidéo appelé Pong. Rien de plus simple: vous déplacez une mini-barre et renvoyez ainsi toujours la balle. En quelque sorte, du tennis de table sur un écran d’ordinateur. Tout un chacun peut y jouer. En 2022, même des cellules cérébrales en culture semblent en être capables. Voilà ce que révèle l’entreprise australienne Cortical Labs dans un article paru dans le magazine scientifique Neuron.

Secousses électriques

Des fourmis et des escargots jusqu’aux dauphins et aux humains: les cellules cérébrales, alias les neurones, sont les éléments constitutifs de l’intelligence. Mais comment cette intelligence s’exprime-t-elle en laboratoire? Les chercheurs, sous la direction de Brett Kagan, y ont réfléchi.

Ils ont d’abord extrait des cellules cérébrales d’embryons de souris et d’autres de cellules souches humaines (susceptibles de devenir n’importe quelle cellule). En tout, il s’agissait de quelque 800.000 neurones qu’ils ont fait croître sur des grilles de mini-électrodes. Ces électrodes pouvaient à la fois stimuler électriquement les neurones (en leur appliquant des mini-secousses électriques) et mesurer l’activité.

Tâtonnements

Comment les neurones apprirent-ils ensuite à jouer à Pong? ‘Le comportement électrique d’une partie du réseau des cellules cérébrales cultivées a été exploité comme signal de commande du déplacement de la barre (voyez les deux grilles en haut de l’illustration ci-après, ndlr.)’, explique le neurophysiologiste Michel van Putten de l’université de Twente. ‘Un autre partie du réseau (en bas de l’illustration) s’est vu appliquer des stimuli électriques des électrodes, dont la fréquence était déterminée par le fait que la barre touchait ou non la balle.’

Cela peut paraître compliqué, mais cela signifie que les neurones ont appris de leurs erreurs. S’ils manquaient la balle, ils recevaient un feedback sous la forme d’un signal électrique. Ensuite, ils adaptaient leur activité électrique de manière à ne plus commettre la même erreur. Cette formation s’effectua donc par tâtonnements (trial-and-error).

Après une période d’apprentissage constituée de dizaines de séances d’entraînement, le réseau des cellules cérébrales s’est avéré capable de jouer avec succès à Pong. Le réseau a aussi développé des zones de neurones distinctes pour les deux tâches: commander la barre et estimer si la balle avait été touchée ou non.

DishBrain, comme la variante Pong s’appelle, ne fut du reste pas le seul jeu auquel Kagan et ses collègues firent jouer les cellules cérébrales. Le jeu qui apparaît en l’absence de connexion internet de Google Chrome (à savoir le Dinosaur Game) s’est également bien passé pour les neurones. Mais l’étude à ce propos doit encore être publiée.

En collaboration avec KIJK Magazine.