Het gesimuleerde brein van een fruitvlieg heeft nu een gesimuleerd lichaam

Een Amerikaans bedrijf zegt dat het voor het eerst een gesimuleerd brein van een fruitvlieg in een virtueel lichaam heeft kunnen plaatsen. Deze digitale fruitvlieg beweegt op eigen kracht en wordt aangestuurd door zo’n 140.000 nagebootste zenuwcellen. Peer review is er nog niet maar de data is opensource.

In 2024 hebben wetenschappers in vakblad Nature een doorbraak aangekondigd: zij hadden de bedrading van het brein van een volwassen fruitvlieg (Drosophila melanogaster), inclusief zo’n 140.000 zenuwcellen en 50 miljoen synapsen, de verbindingen daartussen, volledig in kaart gebracht. Het was de meest gedetailleerde hersenkaart ooit gemaakt van een levend wezen en het was bovendien aangevuld met voorspellingen over welke signaalstoffen elke zenuwcel gebruikt. Op basis van deze kaart bouwden de onderzoekers een computermodel dat het gedrag van een fruitvlieg met grote nauwkeurigheid kon voorspellen.

Eon Systems, een Amerikaans bedrijf waar een aantal van de oorspronkelijke onderzoekers bij betrokken zijn, heeft dit vliegenbrein nu gekoppeld aan een virtueel vliegenlichaam in een natuurkundige simulatie. Het werkt zoals bij een echte vlieg: het digitale brein ziet, ruikt en voelt de virtuele wereld en stuurt op basis daarvan poten en vleugels aan, zonder dat iemand het script heeft geschreven. Het gedrag ontstaat vanzelf uit de bedrading.

Gedrag zoals in de echte wereld

Er bestonden al gesimuleerde vliegen die bewogen in virtuele omgevingen, maar die werden aangestuurd door zogeheten reinforcement learning. Dat is een methode waarbij een algoritme door vallen en opstaan leert welke acties werken. De bedrading van het echte vliegenbrein speelde daar dus geen rol. Er waren wel projecten die biologische hersenkaarten in een virtueel lichaam probeerden te steken, zoals OpenWorm voor de rondworm C. elegans, maar die hadden slechts zo’n driehonderd zenuwcellen om mee te werken.

Wat Eon beweert te hebben gedaan, combineert die twee werelden: een brein dat volledig is overgenomen uit biologische data, gekoppeld aan een lichaam dat aan de wetten van de natuurkunde gehoorzaamt. Het resultaat lijkt op hoe een vlieg zich in de echte wereld zou gedragen. Wanneer de vlieg virtueel eten detecteert, strekt die zijn monddeel bijvoorbeeld uit om te ‘eten’.

Gezonde scepsis is op zijn plaats

Dit werk is nog niet gepubliceerd in een wetenschappelijk vakblad en is dus niet door onafhankelijke vakgenoten beoordeeld. Wat er tot nu toe beschikbaar is, is een korte demonstratievideo, een repo van de data op GitHub en een aankondiging van medeoprichter Alex Wissner-Gross op sociale media. Dat maakt het moeilijk om de claims onafhankelijk te toetsen. Kritisch blijven is dus de boodschap, al zeker omdat het bedrijf is opgericht met het doel om op lange termijn menselijke hersenemulatie te ontwikkelen voor commerciële doeleinden.

Waarom een vlieg ertoe doet

Zelfs als dit onafhankelijk wordt getoetst, staat het bedrijf nog voor een grote uitdaging. Eon zegt nu dat het de nodige data verzamelt die nodig zijn om een muizenbrein te emuleren. Om elke verbinding in kaart te brengen, zijn duizenden uren aan opnamen van hersenactiviteit in levend weefsel nodig.

Een fruitvlieg heeft een brein van slechts 140.000 zenuwcellen. Een muizenbrein telt er circa 70 miljoen en een mensenbrein zit op zo’n 86 miljard. Het aantal verbindingen is bij mensen in de orde van grootte van honderd biljoen.

De redenering van het bedrijf is dat de uitdaging voor grotere dieren vooral een kwestie van schaal wordt en niet van een fundamenteel ander principe. Meer rekenkracht en data moeten dit volgens Eon mogelijk maken. Of dat klopt, zal moeten blijken. De afstand van fruitvlieg naar muis is al enorm, laat staan die naar een mensenbrein.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!