Mini-Gehirne aus dem Labor entziffern Buchstaben einer Blindenschrift

Mit der Rechenleistung im Labor gezüchteter Mini-Gehirne lassen sich einzelne Buchstaben der Braille-Schrift für Blinde entziffern. Das berichtet eine Forscher-Gruppe um Tianyi Liu von der britischen University of Bristol im Fachmagazin „Frontiers in Artificial Intelligence“. Mehrere Mini-Gehirne zusammengeschaltet kamen dabei auf bessere Ergebnisse als ein einzelnes Mini-Gehirn.

Der Versuch lief so ab, dass zunächst ein Sensor einen Braille-Buchstaben abtastete und in eine bestimmte Folge elektrischer Impulse übersetzte. Diese Sensordaten erzeugten in den Mini-Gehirnen für jeden Buchstaben ein bestimmtes Aktivitätsmuster, das derzeit noch von einem herkömmlichen Computer ausgewertet und zugeordnet wird.

„Wir können Informationen von einem echten Berührungssensor nehmen, sie in eine Form bringen, die ein lebendes neuronales Netzwerk empfangen kann, und anschließend aussagekräftige Informationen aus der Reaktion des Organoids zurückgewinnen“, erklärte Liu. Als Ausgangsbasis dienten die Codes der Braille-Schrift für 26 Buchstaben.

Wenn der Buchstabe H abgetastet wurde, sollte ein Mini-Gehirn ein bestimmtes Aktivitätsmuster zeigen. Dies war bei einem einzelnen Organoid durchschnittlich in 61 Prozent der Versuche der Fall. Wurden jedoch drei Mini-Gehirne zusammengeschaltet, lag die Genauigkeit bei 83 Prozent.

Im Verbund sind die Mini-Gehirne genauer

Weshalb die drei Mini-Gehirne besser abschneiden als eines, wissen die Forscher nicht genau. „Verschiedene Organoide können leicht unterschiedliche Netzwerkverbindungen, Entwicklungsstadien und Eigenaktivitäten aufweisen, sodass derselbe Input zwar ähnliche, aber nicht identische Reaktionen hervorrufen kann“, erklärte Liu. Die drei Organoide könnten die jeweils einzelnen Reaktionen womöglich ergänzen und Tendenzen verstärken, vermutet das Team.

Die Wissenschaftler wollten auch herausfinden, wie robust die Verarbeitung durch die Hirnorganoide ist. Deshalb veränderten sie die Eingangsimpulse durch verschiedene Störungen wie Rauschen, fehlende Daten und Ausreißer.

Bei den Störungen durch Rauschen behielt das Ensemble aus drei Organoiden nahezu die Genauigkeit bei der Verwendung eines klaren Signals bei. Fehlende Daten reduzierten die Genauigkeit auf 72 Prozent, die Ausreißer auf 68 Prozent.

Die Arbeit gilt als ein weiterer Schritt auf dem Weg zu extrem energieeffizienten Bio-Computern. Ziel der Forscher ist es, biologische Nervennetze eines Tages für bestimmte Aufgaben zu nutzen, bei denen klassische Computer mit ihren Silizium-Chips an Grenzen stoßen.

„Der nächste Schritt besteht darin, über Braille hinauszugehen; wir interessieren uns für Aspekte wie Texturen, Kanten und verschiedene Arten der Berührung sowie schließlich für Aufgaben in geschlossenen Regelkreisen, bei denen das Organoid eine Rückmeldung auf seine eigenen Aktionen erhält“, sagte Liu.