Vier rattenbreinen werken samen in een biocomputer

Vier samenwerkende rattenhersenen – een Brainet – kunnen meer dan één rattenbrein. Ze zijn samen een organische computer.

Vier ratten met geïmplanteerde hersenelektroden, ratten die elkaar zien en die tegelijkertijd dezelfde elektrische prikkel krijgen toegediend, kunnen leren hun reactie op elkaar af te stemmen. Die reactie is een meetbaar elektrisch stroompje. Zo kunnen via die rattenhersens eenvoudige berekeningen worden uitgevoerd.

Gekoppelde dierenhersenen kunnen samen dus een werkende rekenmachine vormen, een simpele computer, schrijven onderzoekers van de Amerikaanse Duke University in een gisteren gepubliceerd artikel in Scientific Reports.

De ratten met de onderling verbonden hersenelektroden presteren alleen als ze beloond worden met water. Ze zijn samen een ‘computer’ die alleen werkt als de onderdelen dorst hebben. Wie de zin van zo’n organische computer ontgaat: de onderzoekers denken dat hun systeem ook geschikt is om sociale interacties tussen dieren te onderzoeken.

In dit experiment hebben ze alleen aangetoond dat de dieren hun reacties op de toegevoerde prikkels op elkaar afstemmen als ze actief zijn, elkaar door plexiglazen wanden zien en als ze die waterbeloning krijgen. Als die beloning ontbreekt, of als de dieren niet samen konden trainen om hun hersensignalen op elkaar af te stemmen, of als de dieren verdoofd waren (waarbij wel de geprikkelde hersenen blijven werken) werkte de organische computer niet goed. „Het is niet duidelijk in hoeverre sociale interacties een hoofdrol speelden in de prestatie van het Brainet”, schrijven de onderzoekers in hun conclusies. „Het zou interessant zijn om de experimenten te herhalen als de in het Brainet betrokken dieren onbeperkt sociaal contact kunnen hebben. Brainets kunnen dus een nuttig gereedschap worden om de neurofysiologische basis van sociale interacties en groepsgedrag van dieren te onderzoeken.”

Maar voorlopig gebruikten de onderzoekers de ratten als onderdeel van een organische computer die probleempjes kreeg voorgelegd waar een anorganische computer met siliciumchips zijn neus voor ophaalt. De ratten kregen daarvoor een elektrode geïmplanteerd die de signalen van tientallen hersencellen afzonderlijk kan opvangen. Die werd geplaatst in het deel van de cortex waar de dieren de signalen van tasten, pijn en temperatuur verwerken.

Die ‘somatosensorische cortex’ ligt bovenop de kop in de linker en rechter hersenhelft. Een elektrode links werd gebruikt om prikkels toe te dienen. Een elektrode rechts pikte de reactie op. De dieren werden gezamenlijk getraind om op twee verschillende prikkelsignalen te reageren. Na het ene signaal moest er een duidelijk sterker signaal zijn, na de andere prikkel een zwakker. Als drie van de vier dieren tegelijkertijd de gewenste reactie vertoonden, kregen ze alle vier de waterbeloning.