成人死后脑组织接入机器人手和麦克风后，能自行建立音符与手指动作的联系，并让机器人模仿人类弹琴。
人工神经网络能力迅速提升，却消耗大量能源。成年人的大脑功耗约20瓦，最强超级计算机则需要数十兆瓦。活体神经元因此被视为混合人工智能的潜在计算单元，但二维神经元培养物可塑性不稳定，脑类器官又存在成熟度低、差异大和维护困难等问题。
实验使用3名死亡后不到12小时的捐献者运动皮层，切成300微米厚、约5毫米宽的脑片，在空气与培养液交界处培养。研究人员把脑片放到含60个电极的微电极阵列上，再连接一只拟人机器人手和麦克风。3根手指分别按下钢琴的“拉”“西”“哆”，3个运动电极控制手指，另3个感觉电极接收对应声音。
训练模仿婴儿的“运动牙牙学语”。机器人随机活动手指，按键产生声音，麦克风识别音符，再刺激相应感觉电极。运动刺激与感觉刺激间隔12毫秒，每天训练300次，连续3天。这个过程没有正确或错误反馈，脑片只依靠同步活动建立双向联系。训练后，听到音符所触发的感觉电极，能反向激活对应运动区域，让机器人按下相同琴键。
研究共使用30块脑片，核心模仿测试纳入16块。训练首日平均准确率为31.22%，接近3选1的随机水平。第4天平均准确率升至58.5%。其中3块脑片每次都能正确模仿全部3个音符，另有7块能稳定模仿其中2个，合计62.5%的脑片至少学会2个音符。未训练电极第4天准确率仅36.6%，训练与对照差异显著。
这种联系不是软件或硬件假象。加入抑制AMPA和NMDA受体的药物4小时后，6块脑片的模仿能力显著下降。另有4块已达到至少66.7%准确率的脑片感染嗜神经Tahyna病毒，第7天表现也显著低于7块健康脑片，说明突触传递和脑组织生理状态直接决定学习效果。
记忆持续时间超过短期反应。健康脑片在训练结束7天后仍保留联系，5块接受长期观察的脑片中有4块至少维持17天，其中2块仍能百分之百模仿全部音符，另2块能百分之百模仿2个音符。
现阶段系统只能学习3组联系，受脑片大小和电极分辨率限制。电极又是随机选择，部分位置可能覆盖受损或连接较弱的神经元，因此结果可能低估实际能力。更大的脑片、更密集的电极及按神经活动挑选位置，可能增加并行联系数量。这套闭环系统让成人脑组织直接接收声音并控制实体机器人，也可用于观察病毒、药物和神经疾病怎样破坏人类脑组织的学习功能。样本只来自3名捐献者，脑片间差异明显，现有结果仍需更大规模实验检验稳定性和适用范围。
原文：https://labs.sciety.org/articles/by?article_doi=10.21203/rs.3.rs-9638576/v1