Cientistas simulam cérebro de verme em robô LEGO, demonstrando avanço no mapeamento neural

• Cientistas colocaram o cérebro de uma lombriga (Caenorhabditis elegans) em um robô Lego. 
• Eles mapearam conexões entre os 302 neurônios do worm e as simularam em software. 
• O endereço IP e o número da porta são usados para endereçar cada neurônio.

O cérebro é muito mais do que apenas uma coleção de sinais elétricos. Se os humanos conseguirem aprender como armazenar esses sinais sem distorcê-los, poderemos carregar o cérebro de alguém num computador, fazendo-o viver para sempre numa forma de consciência digital, como no filme de Hollywood Transcendence.

Os pesquisadores não estão nem perto de alcançar tal feito, pelo menos com cérebros humanos, mas alcançaram alguns marcos no passado. Por exemplo, uma equipa de investigação internacional conseguiu colocar o cérebro de uma lombriga num corpo robótico Lego.

A lombriga que eles usaram é Caenorhabditis elegans, um nematóide transparente de vida livre, com aproximadamente 1 milímetro de comprimento. Vive em ambientes de solo temperado e carece de sistema respiratório e circulatório. Seus genes e sistema nervoso foram estudados diversas vezes.

Fonte da imagem:wikimedia

Integrando o Worm em um Robô

Em 2014, o projeto OpenWorm mapeou as conexões entre 302 neurônios do worm e simulou-as em software. Em seguida, implementaram o programa de software em um pequeno robô Lego. O objetivo principal era simular inteiramente o Caenorhabditis elegans como um organismo virtual.

As partes do corpo e a rede neural do verme têm equivalentes ao LegoBot – os neurônios do nariz do verme foram substituídos por um sensor de sonar no robô. Os neurônios motores que percorrem os dois lados do verme correspondem aos motores à direita e à esquerda do robô. No geral, o robô se comporta de maneira muito semelhante a Caenorhabditis elegans.

A simulação não é 100% precisa – alguns parâmetros do software são necessários para acionar o disparo de um neurônio. No entanto, o trabalho que realizaram é mais do que impressionante, considerando que o robô não funciona sob nenhum comando ou instrução programada. Tudo o que contém é uma rede de conexões que imita o cérebro do verme.

Mais especificamente, o modelo é preciso em suas conexões e utiliza pacotes UDP para disparar neurônios. Se 2 neurônios tiverem 3 conexões sinápticas, por exemplo, quando o primeiro neurônio dispara, um pacote UDP é transmitido ao segundo neurônio com a carga útil ‘3’.

Fonte:Eu Programador

Os pesquisadores usaram o endereço IP, bem como o número da porta, para endereçar cada neurônio. O neurônio inteiro agrega os pesos e é acionado se exceder um valor limite. O acumulador será redefinido se os neurônios dispararem ou se nenhuma mensagem chegar dentro de uma janela de 200 milissegundos. Isso é algo semelhante ao que acontece na rede neural real.

Fonte da imagem:YouTube  

Os sensores anexados ao robô Lego são amostrados a cada 100 milissegundos. Ele está conectado como o nariz do verme; se alguma coisa chegar a 20 centímetros de distância, ele envia neurônios sensoriais nas redes.

O mesmo conceito é aplicado aos 95 neurônios motores, e os sinais motores são coletados e usados para controlar o movimento e a velocidade de cada motor. Esses neurônios motores podem ser inibitórios ou excitatórios, e são usados ​​negativos e positivos.

O Projeto OpenWorm

O projeto OpenWorm continua até hoje, trazendo melhorias em simulações e visualizações. Eles estão explorando o desenvolvimento de vermes e focados no processo de desenvolvimento de nematóides e outras formas de vida por meio de análise e simulação de dados.

Eles desenvolveram uma nova abordagem interativa para brincar com o worm no navegador, uma plataforma plug-and-play chamada Geppetto. Além disso, eles estão usando técnicas de otimização, como algoritmos genéticos, para ajustar e ajustar os modelos para que se ajustem aos dados experimentais de observações celulares reais.

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O próximo passo é conectar o cérebro humano – algo conhecido como conectoma. Mesmo que não consigamos carregar cérebros humanos em computadores num futuro próximo, apenas ser capaz de simular um cérebro inteiro ajudaria a revolucionar a inteligência artificial. E se um dia pudéssemos atingir este marco, as aplicações e oportunidades seriam tão vastas que não podemos imaginar neste momento.