¿Cómo puede una criatura gigantesca combatir el retraso neuronal?

A los efectos de la pregunta, en realidad no importa si la criatura es una ameba del tamaño de un continente o un kaiju particularmente grande. La velocidad del pensamiento es dolorosamente lenta en las criaturas orgánicas, ya que utiliza procesos electroquímicos. Es tan lento, de hecho, que la velocidad se puede expresar en metros por segundo . No es demasiado terrible para las señales periféricas como las de las extremidades, ya que solo hará que la criatura reaccione con más lentitud.

Pero, ¿y el cerebro? Si el cerebro de una criatura tiene 100 metros de diámetro o más (digamos, por ejemplo, la ameba sensible antes mencionada), necesitará un impulso neuronal de alrededor de un segundo para propagarse a través de él. Siento que esto no es suficiente para que existan funciones cerebrales altas, y puede causar fácilmente que diferentes partes del cerebro pierdan la sincronización, por lo que la pregunta es, ¿qué adaptación evolutiva puede tener la macrovida para eludir las limitaciones de velocidad de reacción de las neuronas?

¿Este worldbuilding.stackexchange.com/q/109716/30492 responde a su pregunta?
"Alrededor de un segundo": Eso es extremadamente optimista. "Hacer que diferentes partes del cerebro pierdan sincronización": no hay sincronización que perder. El cerebro es un dispositivo informático muy asincrónico. Nada está sincronizado en el cerebro.
@AlexP, si bien no hay un reloj central y un fanout asociado, decir que nada está sincronizado parece bastante difícil de soportar. Una selección aleatoria de investigaciones: 1 2 3 4
Si la unidad de medida es simplemente m/s significa que es lenta, entonces la velocidad de la luz es lenta ya que se puede expresar en las mismas unidades: 299,792,458 m/s. Una bala también es "lenta" a 180 m/s, por lo que un impulso nervioso a 2/3 de eso (120 m/s) definitivamente también es "lento". hypertextbook.com/facts/1999/MariaPereyra.shtml y en.wikipedia.org/wiki/Nerve_conduction_velocity
Tener múltiples cerebros. Los pulpos tienen nueve cerebros: 1 para cada tentáculo (hay mucho que controlar: cada ventosa es como un dedo independiente) y 1 para el pensamiento consciente. Una criatura gigantesca podría tener cerebros locales donde se necesiten y un cerebro central para decisiones importantes y directivas generales para los cerebros locales.
¿Por qué los animales necesitan cerebros enormes? No soy un biólogo evolutivo, pero me parece que la función cerebral de orden superior está ocupando una cantidad muy pequeña de neuronas cerebrales humanas. ¿Por qué un gigante necesitaría una corteza prefrontal más grande que un humano para ser tan inteligente como un humano?
@Bohemian sí, tiene múltiples cerebros. como humanos Tu hemisferio izquierdo y derecho son mucho, mucho más independientes de lo que piensas. En términos informáticos, son dos procesadores independientes pero cooperativos que ocasionalmente comparten datos. De manera similar, pero en menor medida, los diferentes lóbulos de su cerebro "hacen lo suyo" y solo interactúan con sus pares cuando es conveniente. Por ejemplo, la corteza visual hace 400 veces más procesamiento interno que el nivel de comunicación con las partes adyacentes del cerebro, como se ve en las imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) y las exploraciones de magnetoencefalografía (MEG).
@Bohemian o Dolphins, que llegan a dormir un hemisferio cerebral a la vez. ¡Eso es increíblemente independiente! Cuando los cerebros pueden trabajar juntos para formar un ser pensante tan bien y, sin embargo, ser tan independientes entre sí, seguramente la mera distancia entre ellos no es un factor tan crucial como la gente parece creer.
Estoy pensando en esto con mi cerebro de un kilómetro de ancho. Estoy seguro de que la respuesta será brillante, pero llevará un tiempo. 😁
@EscapedLunatic bueno, en efecto, están pidiendo respuestas del cerebro distribuido de 12000 km de ancho derivado de las acciones combinadas de todos los usuarios en StackExchange.
@PcMan: podría hacer crecer mi cerebro para que más nerones trabajen en el problema. Eso probablemente obtendría una mejor respuesta, pero el tiempo de retraso sería mucho más largo.
@EscapedLunatic bueno, esta pregunta se hizo ayer, y nosotros, los que respondimos, todavía estamos tratando de llegar a un consenso sobre la respuesta. Los cerebros ampliamente distribuidos pueden ser muy inteligentes, pero también son muy lentos. y bastante propensos a discutir consigo mismos.
@PcMan: nunca discuto conmigo mismo. Sí. No, no lo hago.
¿Dónde está escrito que tu criatura tiene que seguir la biología estándar de la Tierra? Eso se aplica primero a la parte obvia de la Pregunta, sobre la velocidad de la neurotransmisión y, mucho antes, se aplica a la idea misma de un cerebro de 100 metros de diámetro. Hasta que su criatura pueda soportar mecánicamente o alimentar biológicamente un cerebro con incluso 10 o 1 metro de diámetro, y mucho menos 100, ¿cómo podría evolucionar la materia sofisticada?
Para una historia corta absolutamente fascinante sobre el mismo tema, lea "La isla" de Peter Watts. Historia completa en el sitio web del autor: rifters.com/real/shorts/PeterWatts_TheIsland.pdf . Es una historia muy corta, pero te dejará boquiabierto a la velocidad del pensamiento.

Respuestas (16)

Solución: neuronas que canalizan destellos de luz.

¿ Has oído hablar de los cables de fibra óptica ? ¿No? En pocas palabras, el cable no sirve para transferir energía eléctrica, sino que canaliza fotones dentro de un cable reflectante. Esta tecnología es la que permite que Internet funcione en todo el mundo. Esto es inteligente, porque nada es más rápido que la luz cuando se trata de cruzar largas distancias rápidamente. Todo lo que necesita es una fuente de luz, medios para canalizarla en la dirección deseada y un receptor en el otro extremo.

¿Cómo se supone que Kaiju haga uso de esto en primer lugar?

ingrese la descripción de la imagen aquí

Los organismos han dominado el uso de la luz desde la prehistoria, hace aproximadamente 3500 millones de años. Los fotorreceptores han evolucionado prácticamente junto a la inteligencia, sin ellos no seríamos tan complejos como lo somos hoy. Asimismo, la bioluminiscencia es un rasgo extremadamente antiguo compartido por muchas especies, es decir, luciérnagas, rape y algunas especies de medusas. Los animales nocturnos como los gatos tienen células reflectantes que recubren sus retinas llamadas Tapetum Lucidum.

Perfecto. La vida tiene un medio para producir, reflejar y detectar la luz.

Hay dos maneras en que esto puede funcionar:

Cables ópticos intracraneales que sirven como neuronas , que esencialmente permiten que un cerebro gigantesco piense a una velocidad razonable. Esto no significa que el Kaiju sea más inteligente. No, el factor limitante es el tamaño de los cables. Para evitar que la luz se "filtre" de los cables, la capa reflectante debe tener cierto grosor. De lo contrario, un solo nervio disparando una señal de luz causaría un efecto dominó que le daría un ataque al Kaiju. Este es el arreglo menos óptimo pero permite cerebros cómicamente grandes .

Sistema nervioso periférico usando cables ópticos , lo que niega por completo el retraso que normalmente tendría Kaiju. Las señales enviadas desde el cerebro ahora se transmiten instantáneamente a través del cuerpo hasta las extremidades. Esto es mucho más eficiente que tener un cerebro secundario. Sin duda, esta es la forma óptima de hacerlo .

Ambas soluciones implican que los nervios que conectan las diferentes partes del cuerpo serán estructuras gruesas y huecas con superficies interiores reflectantes. Un extremo tendría un órgano bioluminiscente mientras que el otro células fotorreceptoras. O el órgano parpadea cuando recibe un impulso nervioso o una válvula se abre y cierra el cable. De cualquier manera es bueno.

Para que quede claro, 'nada es más rápido que la luz cuando se trata de cruzar largas distancias rápidamente' es cierto, pero también es cierto que nada es más rápido que la luz cuando se trata de cruzar distancias pequeñas, también ;-). Más uno porque esta respuesta es lo que iba a decir.
¿Dinosaurio fotónico? Excelente idea, "Puedo ver lo que estás pensando": efectos secundarios para la comunicación entre especímenes.
¡Dios mío, las neuronas bioluminiscentes son una idea fantástica !
@dmedine la existencia de la radiación Cherenkov sugiere lo contrario ;-)
Es una idea elegante, pero nuestro principal problema aquí no es con los cables, sino con las conexiones de los cables.
Fantástica idea para mitigar el problema, pero esto en realidad no lo resuelve. Para un organismo lo suficientemente grande, la comunicación aún podría tomar 1 segundo o 1 hora. Aún así, por lo que pensamos cuando leemos "kaiju" me encanta esto
El problema con la bioluminiscencia es el tiempo de transición. Las activaciones típicas de las neuronas pasan del estado de reposo al estado activo y regresan en unos pocos milisegundos [1] , mientras que incluso las mejores reacciones de bioluminiscencia tardan aproximadamente un segundo en activarse y, por lo general, varios segundos en volver al estado de reposo [2] . Esto limita en gran medida el número total de neuronas que puede utilizar por segundo.
@StarfishPrime bien jugado! Pero mientras estamos realizando la bioingeniería de un cerebro con neuronas que se comunican digitalmente a través de canales ópticos, ¿no podemos decir también que estos canales son vacíos? En ese caso, incluso si hay un pequeño reactor nuclear allí, la luz irá más rápido que cualquier otra radiación electromagnética.
@dmedine hacer y mantener un vacío biológicamente sería incómodo, y obviamente no es necesario. Después de todo, la fibra óptica del mundo real involucra fibras de vidrio o plástico.
@StarfishPrime Estoy de acuerdo. Lo más probable es que esté lleno de humor acuoso, ya que los globos oculares ya están diseñados para dejar pasar la luz.
El truco aquí sería la velocidad a la que un equivalente de neurona puede generar o leer un pulso. Es mucho más probable que ese sea el límite superior que la velocidad a la que el impulso viaja por el camino neural.
Dato curioso, la velocidad del reloj de una computadora moderna es de alrededor de 5 Ghz, por lo que la luz viaja 6 cm (2,36 pulgadas) en el tiempo que le toma a su computadora realizar una suma.
@FedericoPoloni Más o menos. Esos procesadores de varios gigahercios están fuertemente canalizados, por lo que en realidad se necesitan más de 10 tics de reloj para realizar las operaciones más simples. Puede tener varias operaciones ejecutándose a través de las distintas etapas de la canalización simultáneamente, por lo que podría tener operaciones consecutivas e independientes que completen un tictac de reloj, pero en el tiempo entre el inicio y el final de una sola operación específica, la luz habrá viajado mucho . mucho más de 6 cm. Por supuesto, hay muchos detalles que tuve que omitir aquí.
"[...] nada es más rápido que la luz": en realidad, la luz en un medio (como un cable de fibra óptica) es mucho más lenta que la luz en el aire o el vacío (de esta manera, los satélites Starlink de SpaceX pueden conectarse más rápido entre Europa y Europa). UU. que un cable submarino). E incluso a veces los electrones se mueven más rápido que la luz en algunos medios.
Solo para que conste, sé que la velocidad de la luz puede verse obstaculizada (aunque según el modelado del universo de la física moderna, como todos sabemos, su velocidad en el vacío es la velocidad más rápida alcanzable). Simplemente estaba señalando que la luz viaja tan rápido en distancias cortas como en distancias largas. Mantuve la redacción 'más rápida' para que coincida con el reclamo del OP. Además, no creo que las neuronas de luz digitales vacías sean más descabelladas que cualquier otra cosa que se esté discutiendo actualmente en este hilo. ¿Qué pasa con la respiración que se usa también para bombear el aire fuera de las neurovías rígidas?

La adaptación más básica para un funcionamiento neuronal más rápido es la capacidad de precipitar metales. Una vez que una forma de vida tiene la capacidad de precipitar metales y construir estructuras metálicas dentro de su cuerpo, no es un paso evolutivo particularmente grande hacia las neuronas con axones metálicos.

Si tenemos un axón de metal con un núcleo de metal separado, como un cable coaxial creado biológicamente, hemos aumentado la velocidad de transmisión neuronal de cientos de metros por segundo a casi la velocidad de la luz. El principal retraso será entonces el tiempo que tarda una neurona en despolarizarse y la onda de despolarización en viajar hasta el axón metálico. A partir de ahí, el diferencial de voltaje se propagará a la velocidad de la luz hasta el otro extremo del axón, donde las dendritas se despolarizarán a baja velocidad y transmitirán su señal a la siguiente neurona a través de la difusión molecular de neurotransmisores a través del espacio neural.

Podría parecer que un axón de metal sería rígido y no podría doblarse, pero este axón sería muchas veces más delgado que un cabello. Cuando los metales son tan delgados, se doblan muy fácilmente. No serían más frágiles que las neuronas mielinizadas comunes.

En cuanto a qué metal podría usarse... la plata proporcionaría la resistencia eléctrica más baja, seguida por el oro y el cobre. Sin embargo, la escasez de plata y oro podría significar que el cobre se usa sin otra razón que su resistencia relativamente baja y su disponibilidad relativamente alta.

Así que... con axones metálicos, un organismo podría tener cientos o miles de metros de largo y aún así tener la misma velocidad de transmisión neuronal que una criatura mucho más pequeña.

Editar

Dado que hay algunos malentendidos en cuanto a cómo funciona esto, lo explicaré con más detalle:

La pared celular de una neurona regular tiene una carga a través de ella. La pared celular es un mal conductor. Dentro de la pared celular hay puertas de iones sensibles al voltaje. Cuando la activación de la unión neuronal provoca una despolarización suficiente como un efecto de campo alrededor de la unión, las puertas sensibles al voltaje se abren brevemente y envían una onda de despolarización a través de la membrana celular. Como las puertas no son particularmente rápidas y como el efecto de campo de la carga es limitado, esto limita la velocidad de transmisión.

Ahora bien, si tuviéramos que precipitar metales dentro y fuera de la membrana celular, las capas de metal, al ser conductoras, transmitirían el voltaje a lo largo de su masa a la velocidad de la luz. En efecto, habría una fibra metálica continua dentro del axón, y una vaina metálica continua reemplazaría a la vaina periódica de mielina.

Entonces, en lugar de un axón largo con puertas lentas y tal vez mielina para hacer que el axón sea un poco más rápido, tendríamos en efecto un cable coaxial a escala celular , donde la capa aislante entre los conductores sería la membrana celular. Como he dicho, esto transmitirá el diferencial de voltaje de un extremo del axón al otro a la velocidad de la luz, desde donde continúa el efecto habitual de despolarización de la puerta de iones.

Voto a favor de neuronas más eficientes, pero me preocupa el metal y la biología. Tenemos oxígeno y tenemos sal y eso genera corrosión. ¿Qué hay de las neuronas de fibra de carbono? La fibra de carbono también conduce bien y creo que sería más duradera en la humedad salada.
No debería ser demasiado difícil cubrir el metal con algo para evitar la entrada de oxígeno.
¿Por qué detenerse con alambres de metal en el cerebro? Si la conjetura de Penrose y Hameroff es cierta, que la neurología depende de los efectos cuánticos en los microtúbulos, entonces tal vez el entrelazamiento ayudaría. Por supuesto que viola la velocidad del cuero ligero, pero SF lo hace todo el tiempo :-)
@KrazyGlew: sin embargo, el enredo no se puede usar para enviar información.
@Vilx- "el enredo no se puede usar para enviar información" - Lo sé, de ahí el emoticón. Los autores de ciencia ficción a menudo se toman libertades :-) :-) o tal vez debería haber usado una ceja levantada ;-)
@KrazyGlew - Oh, lo siento, mi error. :D
Así... no es así como funcionan los nervios. Agregar metales no aceleraría la transmisión.
@fectin Es por eso que necesita tanto un núcleo como una capa externa, para que pueda transmitir el diferencial de voltaje que existe a través de la membrana celular. He pensado esto correctamente.
Una vez más, no es así como funcionan los nervios. Su idea funciona mal un puñado de veces, luego no funciona. Básicamente, está utilizando corrosión galvánica para generar un voltaje, pero a) eso es más lento de lo que ya son los nervios, yb) no se reinicia.
Aunque bueno en esencia, el verdadero culpable son los espacios sinápticos. Mejorar los axones y las dendritas es como convertir a un deportista en un deportista de clase mundial en las carreras de rally, pero dejando intacta la administración de una hora que debe realizarse en cada punto de control. Necesita algo para mejorar la señal que va de una neurona a otra y menos la neurona en sí.
@Trioxidane, en un sistema muy grande, el retraso principal se convierte en tiempo de transmisión. Claro, el espacio sináptico causa retraso, pero es un retraso por espacio, no un retraso por distancia.
@fectin, esto no usa corrosión galvánica. Transmite el potencial de membrana por un axón largo a la velocidad de la luz. La membrana de la neurona tiene un voltaje a través de su membrana, que se invierte cuando la neurona dispara. La membrana no es un buen conductor eléctrico, y la despolarización es un efecto de campo, que activa puertas de sodio cercanas sensibles al voltaje. Esta respuesta postula agregar un conductor dentro y fuera de la membrana para conducir el voltaje a la velocidad de la luz.
El ciclo entre químico y eléctrico ocurre más de una vez por neurona. La mielina en los nervios actúa como un aislamiento que permite que la señal salte más por fase eléctrica, razón por la cual las criaturas que la tienen tienen impulsos nerviosos que pueden alcanzar los 100 m/s, mientras que las que no la tienen son más como 1 m/s. Mejorar la conductividad de las secciones conductoras a través de la deposición de metal sería una estrategia viable para aumentar la velocidad, al igual que mejorar el aislamiento para reducir las fugas. Los espacios sinápticos son una preocupación relativamente pequeña en este caso, ya que incluso las células nerviosas humanas pueden tener hasta un metro de largo.
Mira: ¿cómo crees que entra la carga en el metal? La carga es de un gradiente de iones (bueno, tres gradientes). No hay electrones flotantes. ¿Qué partículas se mueven para darte una corriente a través de tu nervio metálico?
@fectin, los electrones libres están dentro del metal. Los iones que se mueven por las puertas y bombas de iones son la 'batería'. Las anguilas eléctricas generan una corriente libre, y esto también puede hacerlo. Piense en ello como una batería conectada a un pequeño condensador.
Por cada electrón que fluye por el cable, debe adsorber un ion negativo en el extremo de su cable. Ese no es un proceso completamente reversible, por lo que terminas con una gruesa capa de cloruro en el extremo del ánodo de un par de electrodos.
@fectin ¡Exacto! Pero es reversible, ya que tras una onda de despolarización, la célula se repolariza. Es efectivamente CA, no CC, por lo que no hay electrólisis.

Debe considerar que los cerebros humanos tienen una sincronización limitada a gran escala, y son mucho más pequeños que 100 m de ancho. Claramente, puede obtener una inteligencia equivalente a la humana en un cerebro de tamaño humano que es mil veces más pequeño. Los kaiju ficticios no parecen demostrar ningún tipo de inteligencia sobrehumana, lo que sugiere que su ingenioso software no es obviamente más capaz que el nuestro y, como tal, en realidad no necesita ser mucho más grande. Podrías tener una pequeña gota para la conciencia, y luego solo una gran cantidad de infraestructura para controlar todas esas células musculares que permitirían que un enorme animal se moviera.

Ahora, tomar una decisión consciente de mover un brazo obviamente tiene una gran cantidad de latencia asociada si su cerebro (o cuerpo) tiene decenas o cientos de metros de ancho, lo que podría ser bastante molesto, pero hay formas de evitarlo. Es posible que no necesite un control consciente sobre hasta el último músculo... quizás gran parte de los detalles reales de la coordinación de las neuronas motoras que impulsan una extremidad se deleguen en regiones locales semiautónomas del cerebro y otros trozos de tejido neural distribuidos por todo el cuerpo y el miembro en cuestión. Hay una posibilidad razonable de que los cerebros de pulpo estén organizados un poco así , con brazos individuales que tienen una cantidad razonable de acción independiente, con un cerebro central que coordina pero no controla directamente cada pequeño detalle.

Tal vez los cerebros de los kaiju estén más distribuidos a través de sus cuerpos, y tal vez funcionen mucho más como un grupo muy unido de cerebros semiindependientes (aunque no necesariamente conscientes).

¿Qué adaptación evolutiva puede tener la macrovida para eludir las limitaciones de velocidad de reacción de las neuronas?

La respuesta perezosa sería decir que desarrollaron nervios que operaron lo suficientemente rápido como para permitirles moverse y actuar de una manera que avanza en su trama.

Nuestros nervios ya tienen algunas adaptaciones para mejorar la velocidad de conducción en forma de conducción saltatoria , pero no hay nada que diga que lo que tenemos es necesariamente tan bueno como los nervios podrían llegar a tener. Los mecanismos de señalización electroquímicos alternativos podrían ser mucho más rápidos, o tal vez simplemente una señalización eléctrica dada la formación adecuada del aislamiento. Otras cosas exóticas como guías de ondas internas que permitirían que las señales sónicas o ultrasónicas se propaguen a la velocidad del sonido en un líquido (varias veces la velocidad del sonido en el aire) o quizás estructuras huecas (quizás rígidas, quizás llenas de líquido claro u otro material como una especie de fibra óptica) que utilizan señalización bioluminiscente, etc., etc.

Los votos negativos sin comentarios nunca mejoran las cosas, amigos.
Esto se siente como una gran respuesta.

¿Necesita sincronización cerebral completa?

Hay algunos conceptos erróneos aquí. Un cerebro no es una computadora. No necesitamos sincronización con tanto detalle. El método utilizado es más flexible. Considere también que la información puede procesarse en una estructura cerebral y luego enviarse al otro lado del cerebro para su posterior procesamiento. Las funciones cerebrales superiores tampoco requieren velocidad en la mayoría de los casos como lo hace el movimiento. No necesita tener una respuesta lista en un nanosegundo.

Ahora considere las funciones cerebrales superiores. Si las funciones cerebrales superiores se verían afectadas negativamente, ¿por qué ponerlas muy separadas en primer lugar? Los humanos tienen funciones cerebrales superiores con nuestros cerebros actuales. ¿Por qué no simplemente poner áreas importantes del cerebro cerca unas de otras como lo han hecho los humanos? No debería haber ninguna razón para que las áreas del cerebro se comuniquen entre sí tan separadas.

Eso plantea otra pregunta. ¿Por qué necesitas un cerebro de 100 m de tamaño? Si simplemente aumentas el tamaño de una ballena, no necesitas un cerebro adicional para dirigir la cosa. Puedes hacerlo con el mismo cerebro que antes. El cerebro adicional ofrece asistencia con el control del examen, pero no es necesario. Una mosca puede volar sus alas ya que tiene muchos 'programas' de rutina en su interior. Batir un ala no es un esfuerzo consciente. Lo mismo para la frecuencia cardíaca, la constricción de los vasos sanguíneos y mucho más. Estos procesos se manejan indirectamente o, si se manejan directamente, no necesariamente necesitan estructuras cerebrales complejas para ser controlados.

Resumen

Puedes arreglártelas con menos cerebro para dirigir criaturas cada vez más grandes. Las funciones cerebrales superiores son muy posibles en cerebros grandes, solo necesita juntar las partes derechas del cerebro. La sincronización no es lo mismo que con las computadoras, lo que permite una mayor flexibilidad en la comunicación cerebral.

Necesitamos sincronización. La falta de sincronización en las neuronas de los mamíferos conduce a la epilepsia.
@TheSquare-CubeLaw La epilepsia es a menudo la causa del disparo sincronizado de neuronas. Así que ahora se convierte en una batalla de definiciones sobre la sincronización. Observa los estímulos visuales. Son un buen ejemplo de procesamiento asincrónico de información, información que se usa para mucho movimiento. Eso muestra que la sincronización no es necesaria para el procesamiento y transferencia de la información.
Creo que nuestra tasa de parpadeo de los estímulos visuales surge de la sincronización neuronal.
"¿Por qué necesitas un cerebro de 100 m de tamaño? Si simplemente aumentas el tamaño de una ballena, no necesitas un cerebro extra para dirigir la cosa. Puedes hacerlo con el mismo cerebro que antes". Si eso fuera cierto, podría ser aplicado a las propias ballenas también. Sin embargo, tienen pensadores descomunales.
@DarthBiomech Los dinosaurios eran grandes, pero algunos con un peso de 100 toneladas tenían cerebros del tamaño de una pelota de tenis. Si solo necesita mover un número determinado de grupos de músculos, no necesita más cerebro para dirigirlos. En el peor de los casos, necesita algunos nudos nerviosos más grandes en el lugar para ayudar a dirigir los impulsos. Los cerebros de las especies de ballenas son anormalmente grandes y no son la norma. La evidencia sugiere que los calamares gigantes de una tonelada de peso tienen alrededor de 100 gramos de cerebro. Están lo suficientemente cerca del tamaño de una ballena.
@DarthBiomech teniendo =/= necesitando. Y esa es también la respuesta. Todo el material crítico en el tiempo está en un grupo pequeño y condensado, y el resto del enorme cerebro es la parte filosófica, donde se piensa en temas a largo plazo. Un poco de desincronización podría incluso ayudar, de modo que el cerebro pueda "discutir" diferentes puntos de vista consigo mismo. Y sobre la falta de sincronización: si una criatura ha evolucionado con un cerebro así, entonces no tendrá ningún problema con un cerebro desincronizado, siempre que los reflejos sean lo suficientemente buenos.

El cerebro tiene un cerebro más pequeño.

Muchos de los movimientos físicos no requieren el cerebro. Solo se dirigen a través de la columna vertebral. Los humanos ya hacen esto. La mayor parte de la acción de caminar y correr no requiere del cerebro. El cerebro puede enfocarse en acelerar, desacelerar, evitar obstáculos y demás. Mantener el ritmo y cambiar el peso en un terreno irregular solo usa la columna vertebral.

La parte del cerebro del monstruo gigante que maneja la inteligencia no es mucho más grande que un cerebro humano. La asincronización no es un problema para este subcerebro.

Cuando el animal quiere avanzar, el microcerebro envía señales a las patas que dicen "adelante". Las piernas más cercanas a la cabeza reciben la señal primero y comienzan a moverse primero. Las piernas cerca del final empiezan a moverse las últimas. Las piernas saben cuánto tiempo demorar después de recibir la señal para mantener el paso entre sí. Este cálculo se realiza en la parte de la columna donde se une cada pierna.

Luego, cada pierna individual maneja sus propios problemas de agarre y equilibrio sin enviar señales a la columna vertebral.

Si la criatura necesita detenerse repentinamente, el cerebro envía el comando "DETENER" por la columna vertebral. Puede haber una demora de varios minutos hasta que todos los tramos reciban el mensaje. Pero este retraso rara vez es perceptible para un observador, teniendo en cuenta que la física exige que cada pierna tarde diez minutos en dar un solo paso en primer lugar.

Daron, esto es lo suficientemente parecido a lo que iba a publicar que voté a favor del tuyo. Pero yo quiero más. Amplíe, si lo desea, sobre el cerebro más pequeño y cómo los "subcerebros" del tejido neural en la columna vertebral se encargan de este tipo de tareas.
Estoy de acuerdo con lo que dices, pero creo que no lo expresas tan claramente. Tal vez agregue el ejemplo de los pulpos, donde hay un cerebro menor en cada brazo que hace los movimientos, etc. y el "cerebro principal" hace el pensamiento real y luego solo da instrucciones vagas a los tentáculos-cerebro. También mencione "pensamiento distribuido" en alguna parte.
@Willk Agregó más detalles.
@Hobbamok Estoy pensando más en el caminar humano como ejemplo que en el pulpo. Los tentáculos del pulpo tienen un rango de movimiento mucho mayor que las piernas humanas.
@Daronit fue más sobre la idea. Los humanos también hacen mucho del "pensamiento" de bajo nivel en la médula ósea en la espalda, pero con los pulpos hay muchos más estudios sobre cómo funciona su pensamiento distribuido.

En su entorno natural

De la misma manera que lo hacemos nosotros, por puro tamaño.

Cuando intentas aplastar una mosca azul o similar, puede ver y reaccionar a tu movimiento más rápido de lo que puedes ver que lo ha hecho. Sin embargo, la botella azul no es una amenaza para nosotros, de la misma manera que nada de nuestro tamaño en su entorno natural sería una amenaza para un kaiju. Tienes que ser tan grande para ser una amenaza y, como tal, sufrir el mismo retraso neuronal.

No hay ninguna razón evolutiva para resolver este problema.

o incluso verlo como un problema.

Sus mega criaturas pueden eludir el problema de requerir cerebros grandes al tener múltiples cerebros más pequeños para manejar múltiples niveles de tareas.

Si cada cerebro individual solo está interesado en su propia función específica, es decir, mantener el sistema digestivo funcionando o reparar el tejido dañado o el movimiento, entonces el tamaño individual no necesitaría ser tan grande como anticipas.

Necesitaría una unidad central de procesamiento, pero esto nuevamente podría ser relativamente pequeño, porque solo se requeriría para coordinar los cerebros inferiores y dejar que se ocupen de los aspectos básicos por sí mismos, dejándole más energía para las funciones superiores, a menos que ese sea otro. nivel de cerebro otra vez..

Todavía habría retraso en la señal, especialmente entre los cerebros individuales, pero este sistema podría al menos limitar la necesidad de señales de mayor distancia y mantener la posibilidad de una función superior en al menos uno de los cerebros, si no más.

Desde un punto de vista evolutivo, puedo ver esto como un posible camino futuro, ya que la mayoría de los cerebros animales ya están compartimentados en gran medida. ¿Por qué no llevarlo a su extremo (i)lógico?

Debido a [handwave], las macrocriaturas son ligeramente proféticas y comienzan a reaccionar a los estímulos antes de que sucedan.

En lugar de enviar mensajes más rápido, ¿por qué no hacer que tus criaturas gigantes comiencen a reaccionar antes? Es decir, antes de que suceda aquello a lo que están reaccionando. Claro, esto es imposible según nuestra comprensión de la causalidad y la física. Pero también lo son (la mayoría) de las criaturas extremadamente grandes, por lo que ya estás agitando las manos con bastante fuerza.

La ventaja de esto, sobre algunas peculiaridades biológicas que simplemente permiten una transmisión más rápida de mensajes, es que viene con un gancho de historia incorporado. Si una vez nos dimos cuenta de que las criaturas gigantes estaban violando las leyes de la física (¡de una manera potencialmente explotable!), tienes una motivación para querer derrotar a la cosa, pero no matarla, al mismo tiempo que acabas de lograrlo. muy, muy difícil para los personajes lograrlo. (¿Cómo golpeas algo, sin usar una fuerza abrumadora, cuando sabe segundos o más antes de que hayas actuado lo que vas a hacer?)

No necesitas precognición para esto. Considere el lanzamiento humano: el tiempo de reacción humano es demasiado lento para lanzar cosas con tanta precisión como lo hacemos nosotros. En cambio, cada parte de nuestra mente y cuerpo compensa el tiempo de retraso anticipado. Nuestro cerebro envía la señal para soltar el objeto antes de que sea el momento de soltarlo teniendo en cuenta el tiempo de retraso previsto. La megafauna puede aprender a esperar que necesite realizar acciones antes de que sean necesarias; por lo tanto, si sabe que su pie debe tocar el suelo en 3 segundos, puede enviar la señal ahora de lo que debe hacer el pie en ese momento.
@Nosajimiki Tienes toda la razón, y extendemos esa misma anticipación más allá de nuestros propios cuerpos, por ejemplo, anticipando qué tan lejos debemos apuntar por encima de un objetivo porque lo que lanzamos estará cayendo entre el momento en que lo soltamos y el momento en que alcanza el objetivo. Los atletas deben tener una comprensión profunda e instintiva de la física (incluso si no lo piensan de esa manera). Pero dar a los monstruos una ligera precognición sería divertido.

La velocidad de los pensamientos

Consideremos los factores que afectan la velocidad de los pensamientos.

Tamaño de la neurona : las señales viajan más rápido en las neuronas con diámetros más grandes que en las que son más estrechas.

Complejidad : si hay más neuronas involucradas en un proceso de pensamiento, entonces la distancia absoluta recorrida por la señal es mayor, lo que lleva más tiempo.

Mielina : la velocidad de transmisión de la señal está influenciada por una capa aislante llamada mielina. La mielina es una capa grasa formada, en el sistema nervioso central de los vertebrados, por envoltura concéntrica de procesos celulares de oligodendrocitos alrededor de los axones. La mielina acelera la conductividad y la transmisión de impulsos eléctricos y la velocidad de conducción en los axones.

De modo que la velocidad del pensamiento puede incrementarse

  • aumentando el tamaño de las neuronas.
  • Proceso de pensamiento menos complejo.
  • mielinización

Desafío del marco: la verdadera velocidad del cerebro se mide en sinapsis, frecuencias, temperatura y ruido: la distancia en el tiempo es solo una estimación basada en el tamaño y la forma de las neuronas humanas.

Debido a que conocemos la longitud, el diámetro y la temperatura promedio de una neurona humana, podemos estimar las velocidades de la señal en metros por segundo, pero esto es una simplificación excesiva para el problema que está viendo. Suponiendo que su megafauna no sea también megainteligente, es posible que su cerebro de 100 m de ancho no tenga más sinapsis individuales que otros animales. El cerebro transmite datos por procesos electroquímicos. La parte eléctrica donde las señales se mueven de un lado a otro de una neurona ocurre a velocidades relativistas. Dado que su célula se compone principalmente de agua y grasas, esto sitúa su Permitividad Relativa entre 40 y 90, lo que le da una velocidad de señal de ~47 000-32 000 km/s

La parte lenta del proceso es la parte química en la que una terminal de axón espera hasta que se reciben suficientes pulsos de electricidad para liberar un neurotransmisor, que es una sustancia química que luego tiene que reaccionar con la dendrita de la célula contigua para propagar la señal a la siguiente célula. Por lo tanto, un cerebro más grande con el mismo número de sinapsis no será notablemente más lento que un cerebro más pequeño. En el cerebro humano, las neuronas suelen tener entre 6 y 100 mm de largo... por lo que en su cerebro de megafauna, esas mismas neuronas podrían tener entre 14 y 230 metros de largo. Tal célula solo tardaría menos de 0,000008 segundos más en transmitir una señal eléctrica de un extremo a otro como la neurona humana más corta.

Tu megafauna podría pensar y reaccionar más rápido, no más lento.

La otra gran restricción con el tiempo de reflexión es la certeza de la señal. Las diminutas células de su cerebro que se mezclan tienen que competir contra la pérdida de señal y la interferencia. En la escuela, la mayoría de nosotros aprendimos que una vaina de mielina es como un cable para hacer que la señal vaya más rápido, pero esto es incorrecto. Una vaina de mielina es en realidad más como una serie de condensadores diseñados para dividir una señal continua en pulsos discretos de voltaje exacto y frecuencia restringida. Esto aumenta la claridad de la señal. Con una señal más clara, el cerebro no necesita esperar tanto para que un cambio en el patrón se vuelva evidente; entonces, la sinapsis puede comenzar a reaccionar antes. Al hacer que sus neuronas sean más grandes, tiene más espacio libre para aislar su axión de interferencias externas y aumentar la potencia real de la señal.

Una neurona humana típica opera a aproximadamente 340 ± 10 Hz. Esto significa que solo podemos enviar una señal a través de unas 34 conexiones neuronales por segundo en función de la rapidez con la que bombea nuestro sodio potasiotrabajar. Al aumentar las secciones transversales de los axiones unas 6500 veces, ahora tenemos hasta 42 millones de veces más ancho de banda que una neurona humana. No solo podemos usar este diámetro adicional para reducir la interferencia, sino que al usar axiones paralelos como los que vemos en el nervio auditivo, puede lograr frecuencias en el rango de megahercios o incluso gigahercios, lo que permite tiempos de respuesta MUCHO más rápidos en el reconocimiento de señales. Es posible que la parte química de la conexión neuronal no se acelere en absoluto, pero acelerar el sistema de reconocimiento debería hacer que la parte de reconocimiento del sistema tarde aproximadamente 0,03 segundos menos por sinapsis, lo que compensaría con creces el tiempo extra que tarda la señal eléctrica. viajar.

Entonces, ¿por qué tantas fuentes miden la velocidad eléctrica neuronal en m/s?

En definitiva, porque es más fácil de entender. La mayoría de los autores no entienden/diferencian entre la velocidad de la electricidad real y la propagación del potencial de acción. Como señaló Austin en los comentarios, una neurona humana puede enviar una señal en cualquier lugar entre 0,1 y 100 m/s. Este amplio rango de velocidades no es proporcional a las diferencias de velocidad de propagación eléctrica de ~50% entre los compuestos orgánicos comunes que se encuentran en el cuerpo.

En cambio, se ve afectado por la longitud y el ancho de las neuronas, qué tan bien está diseñado para filtrar el ruido y qué tan alta es la frecuencia que puede generar. En neuronas de tamaño humano, incluso una vaina de mielina solo puede hacer mucho para filtrar el ruido de las células adyacentes, lo que significa que incluso una célula más larga necesita más pulsos para obtener una señal clara que crea efectivamente una relación velocidad-distancia (no es 1: 1, pero es una correlación) Cuando observa los axiones de calamar, por ejemplo, pueden lograr señales "más rápidas" con nervios más gruesos y distribuidos para los tipos de neuronas que tienen. También ve señales de "desaceleración" a temperaturas más frías. Sin embargo, los electrones tienen menos resistencia en medios fríos, no más. Este "más lento" señal se debe a que las reacciones químicas de las bombas de sodio y potasio se ralentizan reduciendo la frecuencia de la señal. Si la electricidad solo fluyera a 0,1-100 m/s, entonces una neurona más cálida y de mayor diámetro no aumentaría la velocidad de la señal.

'La parte eléctrica... se mueve a velocidades relativistas.' En realidad, no lo hace. La propagación del potencial de acción en humanos es como máximo de alrededor de 100 m/s, e incluso puede ser tan lenta como 1 m/s en algunos casos, lo que ni siquiera es supersónico, y mucho menos relativista.
@AustinHemmelgarn La propagación de la acción y la velocidad del impulso eléctrico son 2 cosas muy diferentes. el tiempo que le toma a la electricidad llegar de un lado al otro de una neurona es relativista, pero la propagación de la acción genera cuellos de botella en la sinapsis donde la señal es interpretada y convertida en una señal química
@AustinHemmelgarn para aclarar, la señal eléctrica viaja a unos ~47 000-32 000 km/s.

Fibra óptica neuronal

Para aumentar verdaderamente la velocidad de las neuronas, podemos cambiar su funcionamiento. Podemos usar fibra óptica en las neuronas en lugar de electricidad.

La fibra óptica es una forma de transmitir luz a través de cables transparentes. Siempre que la curvatura de un cable no sea demasiado grande, rebotará hasta el final. Eso significa que podemos usar esto como un bloque de construcción para las neuronas de fibra óptica.

La neurona tendrá una propiedad bioluminosa. Puede estar apagado o cambiar el brillo. En el extremo receptor tienes un fotorreceptor como en el ojo, pero solo una versión primitiva altamente sensible. Esto traducirá la señal y estimulará su propio órgano bioluminoso.

Esto puede verse como una señal analógica, en contraste con el potencial eléctrico. Aunque estimular una neurona es analógico, el potencial eléctrico es un mecanismo de encendido o apagado y, por lo tanto, digital. Solo puede transmitir información a través de patrones. Una neurona de fibra óptica puede así poner más información en una señal.

Esto se puede mejorar aún más agregando diferentes señales. Al igual que en nuestros ojos, podemos seleccionar longitudes de onda específicas que la neurona puede percibir. Si tiene dos o incluso más receptores diferentes, puede agregar múltiples longitudes de onda a una sola neurona. Como ejemplo rápido, una ruta de una sola neurona puede disparar rojo, amarillo y azul, lo que permite 3 señales. ¡Más información de una vez!

La verdadera mejora aquí es la velocidad. Se elimina la hendidura sináptica, que era la parte más lenta en la transmisión. Su función se sustituye por el gradiente de la luz y la sensibilidad del receptor. Además, la señal irá tan rápido como la velocidad de la luz, aunque un poco más lento, ya que todavía está rebotando, por lo que no es una línea recta.

Una neurona de fibra óptica aumenta la velocidad en cantidades increíbles, es flexible, puede manejar más información por señal, puede tener múltiples señales por hebra, no puede tener interferencia eléctrica de sí misma, dependiendo de la sensibilidad puede reducir el costo de energía y puede reducir la cantidad de neuronas requerido.

Más cerebros .

En los humanos, nuestro cerebro envía constantemente señales a las piernas diciendo "izquierda, derecha, izquierda" y cualquier otro movimiento muscular que se requiera.

Pero, si tuvieras un cerebro más cerca de las piernas que dijera "Izquierda, derecha, izquierda", entonces tu cerebro central solo necesitaría decir "¡Oye, piernas, inicia la subrutina izquierda/derecha/izquierda!" y luego puede enviar cualquier cambio requerido, como cambios en la dirección cuando los ojos notan algo, y simplemente se detienen o comienzan a caminar. Este sería un cerebro satélite muy básico.

Lo mismo ocurre con otras áreas del cuerpo que generalmente dependen de las señales regulares del cerebro.

Ahora, si su criatura es tan masiva que esperar una señal de los ojos para llegar al cerebro primario, entonces enviar una señal al cerebro de las piernas sería catastróficamente lento, entonces sería evolutivamente ventajoso tener ojos secundarios cerca de las piernas, tal vez incluso las orejas. Entonces, las piernas podrían comenzar a funcionar de manera mucho más independiente en términos de prevención de colisiones y búsqueda de caminos. El cerebro primario pasaría una meta al cerebro de las piernas como "Queremos ir a este lugar en el que hemos estado antes", y el cerebro más cercano a las piernas se encargaría de eso.

Un ejemplo de esto serían los pulpos, que tienen un cerebro central y ocho ganglios (un grupo de cuerpos de células nerviosas unidos por sinapsis, como un mini salvado) que pueden transmitir información entre sí sin involucrar al cerebro central, lo que hace que los ganglios sean más eficientes. .

Buen primer post El Dubs. Lo invitamos a realizar nuestro recorrido y consultar el centro de ayuda para obtener orientación sobre nuestras formas. Disfruta de la construcción de mundos.

Ondas de radio

Sobre la base de la idea de Monty Wild de los axones metálicos, si los cerebros crecen lo suficiente, tal vez los axones comiencen a pasar de ser cables portadores de corriente a osciladores de radio. En lugar de tener un axón largo del largo del cerebro, empiezas a tener unos que actúan como dipolos. El cerebro desarrollaría axones a diferentes longitudes (por lo tanto, la señal de cada axón se propagaría a una longitud de onda diferente para reducir la interferencia), luego necesitaría un axón coincidente en el otro lado del cerebro y algo de handwaverium para convertir la señal de radio nuevamente en un neural útil. impulso.

Finca el trabajo a los cerebros secundarios

Ha habido alguna mención de pulpos, con sus brazos que tienen cerebros secundarios que tienen cierto grado de toma de decisiones independiente.

¡Pero los humanos también hacen esto!

Tenemos el concepto de memoria muscular y reflejos porque nuestro sistema nervioso tiene extensos grupos locales de neuronas mucho más cerca de las extremidades. Estos grupos se pueden entrenar para realizar acciones complejas basadas en entradas simples del cerebro principal.

Algunas de estas acciones ni siquiera necesitan señales del cerebro para ejecutarse. Por ejemplo, empujar algo extremadamente caliente. La señal de dolor de la mano alcanza el nódulo local y se responde de inmediato in situ en lugar de subir hasta el cerebro consciente y regresar.

Del mismo modo, mientras escribo esto, no soy consciente del proceso de escritura. mis manos "saben" dónde están todas las teclas apropiadas para una letra dada. Ni siquiera estoy pensando en letras individuales, estoy pensando en palabras y mis manos saben cómo moverse para escribir las letras y grupos de letras mucho más rápido de lo que mi ojo puede seguir e incluso procesar lo que estoy haciendo.

Hay comportamientos completos que se transfieren a mis grupos de nervios secundarios que permiten que mi cerebro, a pesar de tener un retraso neuronal de hasta medio segundo, realice acciones precisas y de alta velocidad de manera oportuna.

Volviendo a lo que esto significa para Kaiju

Esperaría ver más de esa funcionalidad, y probablemente gran parte sería inconsciente.

Un Kaiju sería necesariamente una criatura de instinto y reflejo.

Si Godzilla se golpea el dedo del pie, no lo sentirá durante unos segundos, pero su pierna todavía tiene que responder para que no tropiece y se caiga.

Me imagino que un kaiju necesariamente necesitaría sentidos giroscópicos locales de estilo "oído interno" más cerca de sus piernas para que sus grupos de cerebros secundarios no dependan de los de su cabeza.

Y luego está el desafío de coordinar los movimientos de las piernas a lo largo de cientos de metros de cuerpo.

Godzilla necesita tener un grupo neuronal bastante extenso en su pelvis que pueda manejar el 90% del trabajo sin cerebro de sus piernas.

Necesita tener un tejido neural bastante extenso en sus manos/brazos para que cuando toque algo que no debería, inmediatamente lo suelte en lugar de seguir sufriendo daño durante cinco o diez segundos.

Puede ser que parte de la resistencia sobrenatural de los kaiju se deba a que tienen una respuesta al dolor tan lenta que simplemente no reaccionan a que les vuelen pedazos.

Un pulpo tiene muchos nervios en sus brazos/tentáculos. Tantos, que básicamente tienen cerebro propio. ¿Alguna vez has oído hablar del síndrome del brazo alienígena? Es así, pero intencional. Una criatura gigantesca probablemente tendría una serie de cerebros menores que pueden reaccionar antes de comunicarse con el cerebro central.

Cualquier comunicación no instantánea aún tendrá un retraso neuronal y será un problema en un tamaño suficientemente grande. Tal vez haya un punto en el que esté satisfecho con el tamaño de sus criaturas y el retraso neuronal no tenga un gran impacto (tal es el caso de nosotros los humanos), pero si desea resolver el problema para CUALQUIER tamaño, necesita instantánea comunicación.

Entra en el entrelazamiento cuántico.

Las neuronas entrelazadas cuánticamente podrían comunicarse entre sí instantáneamente, independientemente de la distancia (al menos mientras estén en el mismo universo). Esto permite cerebros del tamaño de una galaxia sin violar las leyes de la física tal como las conocemos (excepto por permitir el entrelazamiento cuántico, por supuesto), y tiene el divertido efecto secundario de no requerir neuronas conectadas físicamente para formar un cerebro. Una neurona del tamaño de una neurona humana en cada galaxia, todas ellas entrelazadas cuánticamente, podría formar un cerebro (o una mente, supongo). Cómo se comunicaría esa mente con su cuerpo es otra cuestión completamente diferente, pero tal vez cada neurona tenga un cuerpo con un sistema nervioso como el nuestro, o todas las células están enredadas cuánticamente y no tienes un ser que abarque toda la galaxia, sino más bien una galaxia. es en realidad un solo ser. ¡Pueden pasar muchas cosas raras!