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研究论文

死后人脑组织接入机械手学会弹琴

法国团队将死后成人脑组织接入闭环感觉—运动系统,训练其模仿弹奏三音符,为混合 AI 探索提供新证据。

2026.08.17 · 周一5 分钟阅读

一支法国研究团队将死后人脑中仍具活性的脑组织取出,接上电极、麦克风与仿生机械手,在闭环感觉—运动系统中成功让它模仿人类按下三个琴键。这项尚未经过同行评审的研究,把焦点指向一个长期被讨论的问题:能否利用真实神经元的天然学习能力与高能效,构建一种新的混合 AI 系统。

为什么研究者要拿人脑做「AI」

文章首先把视角拉回到人工神经网络与人脑的对比。当前的 AI 芯片与超大模型,本质上仍是高度依赖算力与数据量的「低效」学习系统:

  • 人脑功耗约 20 瓦,而世界顶级超算功耗已达数十兆瓦,量级相差百万倍。
  • AlphaGo 击败李世石前训练了超过 15 万盘棋局,相当于人类连续练习 100 余年;GPT-3 级别的语言模型训练量折算下来,相当于一个人每天读 5 本电子书、连续读 250 年。

相比之下,人脑只需极有限经验就能学会新动作与新概念。如果人工神经网络一直在「模仿大脑」,那么一个自然延伸的思路就是:直接把真实神经元接入计算系统。

死后脑组织外植体:新的实验材料

此前,研究者主要尝试过二维培养神经元和脑类器官。前者难以形成稳定神经可塑性,后者的神经回路不够成熟、个体差异大。这支法国团队采用的是「死后成人脑组织外植体」(Organotypic Post-mortem Adult Brain explants,简称 OPAB),即从已故成年供体大脑中切取、保留成熟细胞类型与部分连接的薄片组织。该团队此前已证明,OPAB 在获得氧气和葡萄糖后可在体外维持神经活动。

本次研究的核心问题是:离开人体后,这块组织还能不能继续学习?

给脑片装上「手」和「耳朵」

实验装置并不复杂:

  • 把 OPAB 放在微电极阵列上,随机选 3 枚电极作为「运动电极」,分别控制机械手的 3 根手指,对应电子琴上的 LA、TI、DO 三个键。
  • 机械手按下琴键后,旁边的麦克风拾取声音,AI 模块把音符识别出来,再去刺激脑片上对应的 3 枚「感觉电极」。

由此构成一个完整闭环:脑片发出运动信号 → 机械手按键 → 麦克风听到声音 → 声音重新变成电刺激 → 回到脑片。这与婴儿通过「运动咿呀」(Motor Babbling)认识自身身体的早期过程高度相似。

训练机制:双向神经可塑性

训练阶段,研究者随机刺激某一枚运动电极,使对应手指按下琴键,麦克风随后把听到的音符回送给对应的感觉电极,每天 300 次,连续 3 天。整个过程没有奖励信号、没有正误提示,只让两个事件在时间上连续发生。

这种「一起激活就连得更强」的机制,正是大脑最基础的学习原理——神经可塑性,也就是 Hebbian 学习。训练后,脑片不仅学到「我动这根手指,会听到这个声音」,还反向形成「我听到这个声音,就激活这根手指」的关联,从而具备主动模仿能力。

实验结果如下:

  • 训练第 1 天,系统平均模仿准确率仅 31.22%,与随机猜测的 33.3% 基本一致。
  • 训练第 4 天,平均准确率上升至 58.5%。
  • 16 个进入主要测试的 OPAB 中,3 个达到 100% 正确模仿全部三音符,另有 7 个稳定学会其中两个;62.5% 的样本成功学会至少两个音符。
  • 长期追踪的 5 个 OPAB 中,4 个在训练结束 17 天后仍保留学习结果,其中两个仍能 100% 正确模仿全部音符。

为排除偶然,研究者还做了多项对照:换成未训练电极后,准确率回落到随机水平;用药物阻断突触传递或用 Tahyna 病毒扰乱神经活动后,已形成的模仿能力明显下降。这说明真正承载这组感觉—运动关联的,是脑组织内部发生改变的神经连接,而非外部程序。

还远未到「人脑计算机」

需要指出的是,这项研究的尺度仍非常有限:

  • 只有 3 组手指—音符的关联,脑片直径仅约 5 毫米;
  • 声音识别与机械手控制仍依赖传统 AI 模块;
  • 结论仅限于「成年脑组织可在人工闭环中形成新的感觉—运动映射并完成模仿」,而非任何意义上的通用生物计算。

更准确的理解是:研究团队第一次把一块真实的成人脑组织放入了一个可以感知、行动、再学习的闭环系统,并观察到它能在没有外部奖励的情况下自发形成新的关联。这既为神经可塑性研究,也为「混合 AI」这一长期设想,积累了一个新的、值得严肃讨论的实验样本。

参考链接:https://www.researchsquare.com/article/rs-9638576/v1

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