Kybernetische Organismen

15. August 2008 15:08; Akt: 15.08.2008 15:25 Print

Roboter mit Rattenhirn

Britische Forscher haben einen weiteren Schritt auf dem Weg zum Cyborg zurückgelegt: Sie entwickelten einen Roboter, der von lebenden Hirnzellen gesteuert wird.

Robot with a biological brain (Quelle: University of Reading)
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Die Wissenschaftler von der University of Reading kultivierten in einer Petrischale lebende Zellen aus dem Gehirn junger Ratten. Diese verbanden sie mittels Elektroden mit einem kleinen fahrbaren Roboter, wie das Wissenschaftsmagazin «New Scientist» berichtet.

Signale aus dem Rattenhirn

Die Nervenzellen senden dem Roboter Signale, die dann umgerechnet werden und so seine Bewegungen steuern. Der Roboter verfügt über Sensoren, die Informationen über die Umgebung — zum Beispiel das Vorhandensein von Hindernissen — ermitteln. Diese Signale werden in Form von elektrischen Impulsen an das Rattenhirn zurückgeschickt.
Der Schaltkreis mit einem biologisch-neuronalen Teilstück ist geschlossen; das heisst, kein weiterer Computer ist an der Verarbeitung der Informationen beteiligt: «Die einzige Steuerung, die der Roboter hat, ist das biologische Gehirn», erklärt Kevin Warwick, der bei dem Experiment mitarbeitet.

Roboter in der Holzkiste

Das Gehirn besteht aus rund 300 000 Nervenzellen, die auf einem so genannten Multi-Elektroden-Array (MEA) gewachsen sind. Dabei handelt es sich um eine Art Petri-Schale, die mit Elektroden verdrahtet ist, die die elektrischen Signale der Zellen aufnehmen und weiterleiten.

Die Signale, die der in einer Holzkiste umherfahrende Roboter an das Hirn zurückschickt, werden von diesem verarbeitet, wobei die Forscher gleichsam zuschauen: Sie suchen nach immer wieder auftauchenden, also reproduzierbaren Reaktionen des neuronalen Geflechts. Da gleiche Informationen wie zum Beispiel «Zusammenstoss mit Wand vorn» immer mit dem gleichen Signal an das Hirn übermittelt werden, kann es adäquat auf die Situation reagieren. Wenn auf den gleichen Reiz immer dieselbe Gruppe von Nerven «antwortet», kann dieses als Antwortsignal an den Roboter übermittelt werden, zum Beispiel als Aufforderung: «nach rechts fahren».

Lernfähiges Gehirn

Die zentrale Erkenntnis aus dem Experiment ist dabei: Das neuronale Geflecht ist lernfähig. Zur Zeit schafft es der vom Rattenhirn ferngesteuerte Roboter, in einer vertrauten Umgebung vier von fünf Hindernissen zu umfahren. «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.»

Die Forscher setzen sich nun zum Ziel, das Gedächtnis des künstlichen Rattenhirns zu verbessern. Zudem wollen sie ihm weitere Fähigkeiten antrainieren. Natürlich sei das Ganze nur ein Modell, dessen Funktionen denen des Gehirns ähnelten, gibt Warwicks Kollege Ben Whalley zu bedenken. Dennoch erhoffen sich die britischen Wissenschaftler neue Erkenntnisse, die irgendwann bei der Therapie von Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson nützlich werden sollen.