¿Cómo eran los primeros sistemas neuronales?

Tengo curiosidad sobre el origen de la red neuronal.

Estoy pensando que quizás una vez que la vida evolucionó más allá del organismo de una sola célula, necesitaba una red neuronal simple para coordinar esas células y funciones celulares.

¿Cómo eran los primeros sistemas neuronales?

Más específicamente: ¿De qué tipo de célula evolucionaron las primeras neuronas y cómo funcionaron al principio? (suponiendo que hubiera pocas conexiones neuronales, si es que había alguna, en los primeros organismos que desarrollaron neuronas de algún tipo)

Por lo que entiendo acerca de un sistema neuronal, necesita algunas neuronas conectadas entre sí para seguir funcionando.

¿Quizás las primeras neuronas tenían desencadenantes distintos de las conexiones dendríticas?

Creo que esto es demasiado amplio, ya que básicamente estás preguntando sobre la evolución de los sistemas nerviosos (¿en cualquier tipo de organismo?), y hay múltiples preguntas en una sola. Además, ¿por qué crees que las neuronas individuales serían inútiles? Todavía podrían transferir información entre las células (por ejemplo, entrada sensorial/ambiental a la acción motora). Wikipedia: La evolución de los sistemas nerviosos también responderá/dará pistas sobre algunas de sus preguntas.
@file Me centraré en la pregunta.
Creo que esta pregunta no tiene respuesta ya que el tejido neural no se conserva en los fósiles. Observar organismos relativamente "simples" puede ayudar a hacerse una idea. Por ejemplo, el sistema neural en los cefalópodos (varios ganglios en todo el cuerpo, cada uno de los cuales impulsa un tentáculo, etc.) o en los insectos.
@ChrisStronks Sabemos mucho sobre la evolución que no se conserva en absoluto en el registro fósil. Por ejemplo, podemos estudiar organismos modelo evolutivos y hacer genómica comparativa. De hecho, los fósiles juegan un papel bastante menor en el estudio moderno de la evolución.
@KonradRudolph: claro, eso es lo que digo, tal vez use insectos u otros organismos. Y si hay toneladas de información sobre los primeros sistemas neuronales, ¡tengo curiosidad por su respuesta!
En hidra es como una red, sin organización central. Las neuronas del desarrollo surgen del ectodermo (de donde también surge la piel). Esto quizás sea una recapitulación de la trayectoria evolutiva

Respuestas (1)

Esta pregunta se puede responder echando un vistazo evolutivo y viendo cómo otros organismos han utilizado la neurología. El mejor ejemplo, porque fue uno de los primeros modelos reales del sistema neurológico, es el calamar. Tiene neuronas con axones singularmente largos para enviar pulsos eléctricos a larga distancia. Este método de transferencia de pulsos eléctricos se ha actualizado evolutivamente, esencialmente, pero podemos tener una idea de cómo surgieron estas células. Si miramos hacia atrás a los predecesores del calamar, como la medusa, vemos que también desarrolló células de impulso eléctrico para ayudar en la defensa y el movimiento. Más atrás, vemos que la esponja no tiene neuronas, pero tiene algo similar. Esto nos da una idea potencial del desarrollo de la célula. Tiene grupos de proteínas que actúan de manera similar a la señalización postsináptica. Por lo tanto, es probable que los impulsos eléctricos se desarrollaran en función de la función de estos grupos de proteínas, y ¡bam! Los pulsos eléctricos se convirtieron en una forma más rápida de comunicarse con diferentes regiones de un sistema que simplemente intentar enviar señales de proteínas a través de las células.

Por supuesto, analizar esta cuestión evolutiva es complicado, ya que entra en juego la cuestión de la evolución divergente, y no podemos saber si los grupos de proteínas esponjosas ofrecen una respuesta potencial al desarrollo neuronal. ¡Pero, es evidencia interesante y hace un debate interesante!

Fuente= Sakarya O, Armstrong KA, Adamska M; et al. (2007). Vosshall, Leslie, ed. "Un andamio postsináptico en el origen del reino animal". Más uno

Realmente enfatizaría cuán limitada puede ser nuestra conclusión al observar los organismos actuales. Sí, podemos decir que un organismo puede estar en un "nivel más alto" que el otro, pero ¿sabiendo exactamente cuál era el estado primitivo? Eso es probablemente algo que nunca sabremos realmente. Tal vez cuando podamos simular finamente la evolución a través de computadoras. Un nuevo avance interesante ha sido la creación de placas de circuito utilizando algoritmos para la evolución. Esencialmente, los circuitos que son menos eficientes se extinguen.
¡Estoy de acuerdo! Los nuevos algoritmos de redes ofrecen una nueva perspectiva interesante para este tipo de preguntas (¡y muchas otras!). ¡Actualmente estoy trabajando en el desarrollo de tales algoritmos para métodos alternativos de prueba de toxicidad! Es una locura la diversidad de usos de diferentes herramientas, ¿verdad?
@FrankyG, lo irónico es que, para empezar, el uso de la evolución algorítmica de un cerebro fue mi propósito para hacer esta pregunta. He estado experimentando arrojando configuraciones aleatorias de decenas de miles de neuronas de neuronas virtuales, que se comportan de manera similar a las neuronas reales, y dejo morir aquellas que no son capaces de superar un entorno predefinido. Este es un experimento vago en este punto, y no ha llegado a ninguna parte, porque creo que necesito comenzar con algo más pequeño, simulando un pequeño grupo extremadamente primitivo de neuronas que realizan una tarea simple.
Pero el problema con eso es que nuestras neuronas modernas parecen ser bastante inútiles en grupos pequeños. Teóricamente, ser capaz de averiguar cómo funcionaba el grupo de neuronas más primitivo permitiría un buen punto de partida para el modelo evolutivo.
Creo que sería una buena idea comenzar con algo más pequeño y luego ampliarlo para ver cuán evolutivas podrían haber ocurrido las diferentes formas en que se podrían haber producido las redes neuronales. Incluso podría arrojar curvas de probabilidad para estimar la probabilidad de ocurrencia evolutiva, pero eso tendría que considerar factores ambientales desconocidos. De todos modos, si cree que la pregunta está bien respondida, ¡no olvide marcarla como respondida para que otras personas puedan hacer referencia a ella!
El problema es que en grupos más pequeños no hay mucha presión para la selección de neuronas. Lo que sugiero que hagas es simular tener muchos grupos más pequeños de neuronas, todas con conexiones entre sí y permitir que comience a elegir la forma más efectiva de enviar señales entre los grupos. Sabemos que las neuronas primitivas funcionaban de la misma manera que las nuestras usando señales químicas o eléctricas. El problema no es cómo envían la señal, sino cómo eligen qué vía de señal es la adecuada para mejorar y fortalecer.
Entonces, si crea su simulación con pequeños grupos de neuronas (digamos 100 por grupo, juegue con el tamaño) y tiene un algoritmo que fortalece las conexiones con los grupos a su alrededor en función de qué información debe enviarse y dónde. Probablemente pueda simularlo para tener grupos de neuronas que realizan una operación matemática particular y darle (llamémoslo un "cerebro") conjuntos de problemas para resolver que requieren que use todos/algunos/pocos de los grupos pequeños. Por supuesto, no tengo ni idea de por dónde empezar desde un punto de vista teórico, suena factible.
Puede agregar más variación a esto haciendo que se varíe el tipo de conexiones creadas. Sin embargo, tendrá que investigar un poco más sobre neurología específica, ya que hay varios tipos diferentes de conexiones que las neuronas pueden hacer entre sí y no solo afecta la velocidad de la señal, sino también la fuerza cuando llega y cómo esa señal se propaga, alcanza umbral, etc., etc.
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