Vědci stvořili neuroboty: Živé roboty s nervovým systémem, které se učí pohybovat a chovat

Vědci z Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering na Harvardově univerzitě a jejich spolupracovníci dosáhli významného pokroku ve vývoji biohybridních strojů. Vytvořili miniaturní živé roboty, nazvané neuroboty, které jsou obdařeny funkčním nervovým systémem.

Vědci z Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering na Harvardově univerzitě a jejich spolupracovníci dosáhli významného pokroku ve vývoji biohybridních strojů. Vytvořili miniaturní živé roboty, nazvané neuroboty, které jsou obdařeny funkčním nervovým systémem. Na rozdíl od předchozích živých robotů, které se pohybovaly bez vnitřní kontroly, neuroboty integrují neurony, jež se samy organizují do aktivních nervových sítí ovlivňujících pohyb a chování.

Tyto nové biologické konstrukty jsou kompletně postaveny z embryonálních buněk žab. Zahrnují neurony, které se nejen propojují s jinými typy buněk uvnitř těl robotů, ale také ovlivňují jejich tvar a pohybové vzorce. Díky této integraci vykazují neuroboty složitější a rozmanitější chování než jejich neživé nebo jednodušší biologické protějšky, takzvané xenoboty, které se pohybovaly pouze pomocí řasinek.

Předchozí xenoboty, jednoduché shluky žabích kožních buněk, sice demonstrovaly autonomní pohyb a základní reakce na podněty, ale postrádaly centralizovaný vnitřní systém pro koordinaci aktivity. Tým proto vyvinul techniku, která v rané fázi vývoje vkládá nervové prekurzorové buňky do formujících se biobotů. Tyto buňky se postupem času diferencovaly na neurony, které nejenže vytvořily vzájemná spojení, ale také se rozšířily směrem k buňkám na povrchu robota, jež řídí pohyb, například k multiciliárním buňkám.

Jakmile byly neurony integrovány, neuroboty se začaly odlišovat od svých jednodušších předchůdců. Přidaná nervová tkáň změnila jejich tvar, učinila je protáhlejšími, a pozměnila jejich chování, což vedlo k větší aktivitě a složitějším spontánním pohybovým vzorcům. To naznačuje, že nervová aktivita nebyla pouze přítomna, ale měla skutečné účinky na to, jak se živé stroje chovaly. Vedoucí autorka Haleh Fotowat, Ph.D., která pomohla vyvinout metodu, zdůraznila, že integrace nervového systému zásadně přetváří morfologii i funkci neurobotů.

Vědci také provedli experimenty, které měly otestovat, jak nervová aktivita ovlivňuje pohyb. V jednom z nich ošetřili neuroboty i kontrolní bioboty lékem, který mění nervovou komunikaci. Reakce se lišily způsobem, který podporuje myšlenku, že nervový systém v neurobotech aktivně formoval chování, ačkoli mechanismy, které se na tom podílejí, je ještě třeba podrobně prozkoumat. Kromě okamžitého pohybu objevili výzkumníci u neurobotů neočekávané změny v genové expresi, včetně genů spojených s vývojem zrakového systému u žab. Tyto poznatky naznačují možnost, že by se v budoucnu mohly objevit i další smyslové schopnosti, ačkoli to v této fázi zůstává spekulativní.