Zeichnende Nervenzellen von Ratten

Wissenschaftler verbinden einen Roboterarm mit einer Zellkultur über das Internet, um einen "halblebendigen Künstler" zu schaffen

Schon vor einigen Jahren gingen australische Wissenschaftler mit einem ungewöhnlichen Kunst- und Forschungsprojekt an die Öffentlichkeit (Schneckenzellen und Chip). Sie ließen in Fish & Chips Nervenzellen eines Fisches auf einem Chip wachsen. Mikroelektroden nahmen die Impulse der Zellen auf. Damit wurde dann ein zeichnender Roboterarm gesteuert und ein MIDI-Protokoll erstellt, wobei diese "Musik" wieder als Impuls an die Neuronenkultur weitergeleitet wurde. Dieser "halblebendigen Künstler" haben die Forscherkünstler nun in Kooperation mit dem Neurotechnologen Steve Potter vom Georgia Institute of Technology erweitert. Jetzt steuern Nervenzellen von Ratten in den USA über das Internet den Roboterarm in Australien - mit dem Ziel, daraus womöglich irgendwann ein lernendes, kreatives System zu schaffen.

MEART oder

Ob sich mit solchen Projekten, bei denen eine neue Klasse von "kreativen" Lebewesen geschaffen wird, tatsächlich Einblicke in die künstlerische Kreativität erzielen lassen, wie die australischen Wissenschaftler der SymbioticA Research Group an der University of Western Australia behaupten, sei dahingestellt. Immerhin haben sie darüber mit ihrem Forschungsprojekt den Einzug in die Kunst und entsprechende Ausstellungen erhalten, was zumindest eine andere Öffentlichkeit ergibt und die Frage nach einer Maschinenkunst neu anstößt. Aber natürlich ist ein künstlerisches biokybernetisches System wissenschaftlich nicht so interessant. Die Verbindung biologischer neuronaler Netze mit einem Chip ist auch ein Schritt hin zu einem Neuro-Computer (Schneckenzellen und Chip) oder zu neurotechnologischen Implantaten.

Nächste Woche wird MEART (multi-electrode array art), der rattenzellengesteuerte hybride Roboter, auch Hybrot genannt, auf der Ausstellung ArtBots in New York vorgeführt. Die Ausstellung, die dieses Jahr zum zweiten Mal stattfindet, präsentiert Roboterkunst und Wieder tritt man mit großem Anspruch auf. Das Ziel der Entwicklung sei eine neue Klasse von Lebewesen, die fühlen können, kreativ sind und unvorhersagbar handeln. MEART sei ein "geografisch verstreutes, biokybernetisches Projekt, das Aspekte der Kreativität und der Kunst im Zeitalter der Biotechnologien und der künftigen Möglichkeiten erkundet, halblebendige Wesen zu schaffen".

Eines der Bilder des "halblebendigen Künstlers"

Das Ergebnis ist bislang freilich eher ein Gekritzel, das an die Werke von Kleinstkindern oder auch Affen erinnert (Gib dem Shakespeare Zucker). In einer Petri-Schale werden am Georgia Institute of Technology Tausende von Nervenzellen aus dem Kortex einer Ratte auf einem Elektrodengitter kultviert. Die Neuronen bilden schnell neue Synapsen und lassen so komplexe Muster spontaner kollektiver Aktivität entstehen.

Insgesamt gibt es 60 Zwei-Wege-Elektroden, die die Impulse der Nervenzellen aufnehmen und sie in Echtzeit über das Internet an einen Computer in Australien bzw. in New York senden, mit dem sie in Bewegungssignale des angeschlossenen Zeichenroboters umgesetzt werden. Ebenfalls in Echtzeit werden von Sensoren des Roboters -eine Videokamera - auch Signale an die Zellen weiter gegeben - in der Hoffnung, dass sich durch diesen Schalkreis das Zellensystem verändert. Je nach der neuro-elektrischen Aktivität bewegt der Roboter die Stifte und "entscheidet", wie viele er gleichzeitig verwendet und welche Farben zum Einsatz kommen.

Während der Ausstellung in New York sollen beispielsweise von einer Webcam Porträtbilder von Besuchern gemacht werden. Die Bilder werden dann jeweils auf 64 Pixel reduziert, die als Stimulation-Map auf die 60 Mikroelektroden verteilt werden. Die daraus sich ergebenden Aktivitätsmuster werden wieder an den Roboterarm weiter geleitet. Alle 1-5 Sekunden erfolgt solch ein Stimulation. Das ist wesentlich komplexer als bei der "Fish & Chips"-Anordnung, bei der jeweils nur ein einziges Aktionspotenzial als Signal an die Neuronenkultur weiter gegeben wurde.

hier zeichnete MEART zunächst das obere Muster. Nach einer halben Stunde wurde die Zellkultur mit Impulsen von visuellen Signalen stimuliert. Heraus kam das untere Muster.

Beobachtet werden soll, ob durch die Wechselwirkung von Input und Output ein kreatives oder emergentes Verhalten entsteht. Zumindest hat sich bei Experimenten bereits das Verhalten verändert, was heißt, dass es eine Reaktion gibt. Aber ob das schon ein erster Schritt hin auf Kreativität ist?

SymbioticA geht allerdings auch in eine andere Richtung der Wissenschaftskunst. Beispielsweise arbeiten sie mit dem australischen Künstler und Cyborg-Enthusiasten Stelarc zusammen, um ein Drittes Ohr aus einer Gewebekultur wachsen zu lassen. Stelarc will sich das Ohr in einen Arm einpflanzen lassen. Das soll aber dann, so dei Kunst des Künstlers, keine akustischen Signale empfangen, sondern sie aussenden. Ein anderes Projekt von SymbioticA ist, Flügel aus Schweinezellen wachsen zu lassen. Aus Froschzellenkulturen, die lebendigen und weiter lebenden Fröschen entnommen werden, sollen in der "Disembodied Cuisine" halblebendige Lebensmittel auf Formen wachsen. 2000 haben sie auf der ars electronica beispielsweise eine Installation mit "halblebendigen Sorgenpuppen" gezeigt, die in einer "künstlichen Gebärmutter" aus Gewebekulturen gezüchtet wurden.

http://www.heise.de/tp/artikel/15/15173/1.html