Digitales Insekt: Software-Entwickler lassen Fruchtfliege Doom spielen

Forscher haben das Gehirn einer Fruchtfliege vollständig kartiert und digitalisiert. Entwickler nutzen das riesige neuronale Netzwerk nun für ein bizarres Experiment. Sie bringen dem virtuellen Insekt bei, Videospiele wie Doom zu spielen.

Fliegengehirn vollständig kartiert

Vor kurzem haben Forscher von Google und dem Janelia Research Campus das Ergebnis eines zehnjährigen Projekts veröffentlicht: Sie haben nämlich das gesamte Gehirn und zentrale Nervensystem einer männlichen Fruchtfliege kartiert. Das als Connectom bezeichnete Modell umfasst über 166.000 Neuronen sowie 125 Millionen synaptische Verbindungen.

Ziel der Wissenschaftler ist es, das Verständnis von neuronalen Reaktionen und Reizverarbeitungen zu vertiefen. Dafür zerschnitten sie das Nervensystem der Fliege in über 7000 winzige Scheiben, scannten das Material mit hochauflösenden Elektronenmikroskopen und nutzten anschließend Künstliche Intelligenz für die detaillierte dreidimensionale Rekonstruktion.

Dass die Wahl auf dieses in der Küche lästige Tier fiel, ist natürlich kein Zufall. Da das menschliche Gehirn mit seinen 86 Milliarden Neuronen momentan noch viel zu komplex für eine vollständige Erfassung ist, dienen kleine Insekten den Forschern als idealer Modellorganismus.

Fliege steuert Videospiele

Wie Gizmodo berichtet, machten sich externe Software-Entwickler den weltweit frei zugänglichen Datensatz der Wissenschaftler umgehend zunutze - mit durchaus erwartbaren Folgen. Sie griffen auf die biologischen Daten zu, verwandelten das komplexe Netzwerk in eine funktionale digitale Engine und trainierten das virtuelle Gehirn darauf, verschiedene bekannte Games aktiv zu bedienen.


Der Entwickler Alex Wormuth koppelte das System an den Shooter Doom. Jeder Frame des Spiels stimuliert die virtuellen sensorischen Neuronen der Fliege. Die daraus resultierende neuronale Aktivität wird direkt in Steuerungsbefehle übersetzt. Nimmt die Spielfigur Schaden, sendet das System einen elektrischen Impuls an zwei spezifische Dopamin-Zellen, um einen biologischen Lerneffekt zu erzielen.

Auch andere Titel kommen zum Einsatz. Die Entwicklerin Jessica Paquette nutzt das Modell, um die Hauptfigur in Super Mario 64 zu steuern. In ersten Versuchen lief die Spielfigur jedoch oft unkoordiniert gegen Wände. Weitere Experimente umfassen Rhythmusspiele wie Beat Saber, bei denen das Gehirn auf musikalische Reize reagieren soll.

Nutzen und zukünftige Ziele

Das Vorgehen beweist, dass das kartierte biologische Gehirn in der Simulation in der Lage ist, beliebige sensorische Daten aus einer Software zu verarbeiten und funktionale Entscheidungen im Spiel zu treffen. Ein technischer Nachteil ist derzeit jedoch noch, dass diese Echtzeit-Simulationen enorm viel Rechenleistung erfordern und die virtuellen Reaktionen der Spielfiguren oft fehlerhaft ausfallen.

Für die Forschung stellt der offene Datensatz dennoch einen wichtigen Schritt dar. Google plant bereits die nächsten Projekte und arbeitet an ähnlichen Kartierungen für Fische und Mäuse. Bis zur Simulation eines menschlichen Gehirns wird jedoch noch viel Zeit vergehen.

Was haltet ihr von diesen Experimenten mit digitalen Gehirnen? Seht ihr darin einen großen Nutzen für die Wissenschaft oder eher eine Spielerei? Teilt eure Gedanken in den Kommentaren!


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