¿Es una red de neuronas el único factor en la memoria?

Responder

Sí, teóricamente.

Ahora

De acuerdo con mi investigación informal en curso, hay dos aspectos de la innovación en la preservación del cerebro: 1) la preservación y el mapeo (construcción) del conectoma; y 2) la reinstanciación de recuerdos y/o la creación de conciencia a partir de un conectoma.

De http://www.brainpreservation.org/overview/ :

[N]eurociencia ahora está identificando las estructuras sinápticas y nucleares que contienen nuestras memorias e identidad únicas, y las nuevas técnicas de imágenes de microscopía electrónica (EM) nos permiten verificar cuándo estas estructuras se han preservado con éxito, a partir de la conectividad bruta en el conectoma, todo el camino hacia características sinápticas particulares, distribuciones de receptores e incluso los estados de señal (fosforilación, metilación, acetilación, etc.) de proteínas cerebrales individuales y ADN epigenómico.

[…]

Recientemente, se han construido máquinas de resonancia magnética que pueden obtener imágenes de proteínas celulares individuales, por improbable que suene. Esta tecnología puede darnos algún día la capacidad de escanear cerebros conservados de forma económica y no destructiva para cargar las características moleculares de la memoria y la identidad.

De http://www.brainpreservation.org/content-2/connectome/ :

¿Qué es un conectoma?

Un conectoma* es el mapa completo de las conexiones neuronales en un cerebro. A veces se lo conoce como un "diagrama de cableado" de las conexiones moleculares entre las neuronas, comerciando con la analogía de un cerebro a un dispositivo electrónico, donde los axones y las dendritas son cables y los cuerpos neuronales son componentes. Dependiendo del científico, el término conectoma puede o no incluir estados moleculares relevantes para el aprendizaje en cada conexión sináptica (el "sinaptoma") y cualquier cambio relevante para el aprendizaje en el núcleo de cada neurona (el "epigenoma").

Progreso

Recientemente, se ganó el "Premio BPF de Pequeños Mamíferos". Es uno de una serie de concursos para los logros de preservación del cerebro (BP). Este concurso está haciendo por BP lo que XPRIZE está haciendo por la innovación espacial con concursos como el Premio Ansari X.

El equipo ganador usó una combinación de plastinación (quimioconservación) y criónica (criopreservación) para preservar el cerebro de un conejo. Del comunicado de prensa http://www.brainpreservation.org/small-mammal-announcement/ :

El Premio a la Preservación del Cerebro de Pequeños Mamíferos ha sido ganado oficialmente por investigadores de 21st Century Medicine. Usando una combinación de fijación química ultrarrápida y almacenamiento criogénico, es la primera demostración de que se puede lograr una preservación estructural casi perfecta a largo plazo de un cerebro de mamífero intacto.

Futuro

Con respecto a la reinstauración de recuerdos y/o la creación de conciencia: cuando las innovaciones progresivas en tecnología permiten mapear todo el conectoma, el siguiente paso es aplicar un "tiempo de ejecución" a la estructura. Este tiempo de ejecución es descrito como "ciclos" por György Buzsáki en su libro Rhythms of the Brain.

En una secuencia de "ciclos", György Buzsáki guía al lector desde la física de las oscilaciones a través de la organización del ensamblaje neuronal hasta el procesamiento cognitivo complejo y el almacenamiento de la memoria.

Recursos del libro:

• Amazon: https://www.amazon.com/Rhythms-Brain-Gyorgy-Buzsaki/dp/0199828237
• EDU (PDF): http://www.caam.rice.edu/~yad1/miscellaneous/References/Neuroscience/Papers/Hippocampus/RythmsOfTheBrainBuszaki.pdf

Ejemplo 1

El proyecto OpenWorm es un ejemplo de innovación contemporánea de conectoma, que es un paso necesario para el lado de la memoria/conciencia de BP. De http://www.openworm.org :

OpenWorm es un proyecto de código abierto dedicado a crear el primer organismo virtual del mundo en una computadora, un nematodo C.elegans. A lo largo de los años hemos construido una red de relaciones con muchos biólogos y neurocientíficos interesados ​​en C. elegant.

De http://www.scientificamerican.com/article/c-elegans-connectome/ :

Debido a que un conectoma solitario es una instantánea de las vías a través de las cuales la información puede fluir en un órgano increíblemente dinámico, no puede revelar cómo se comportan las neuronas en tiempo real, ni explica las muchas formas misteriosas en que las neuronas regulan el comportamiento de las demás. Sin estos mapas, sin embargo, los científicos no pueden comprender a fondo cómo el cerebro procesa la información al nivel del circuito. En combinación con otras herramientas, el conectoma de C. elegans ha enseñado mucho a los científicos sobre el comportamiento del gusano; los conectomas parciales que los investigadores han establecido en el sistema nervioso de los crustáceos han sido igualmente útiles. Los científicos también están aprendiendo cómo hacer que los conectomas sean más rápidos que antes y mejorar la información que proporcionan. Muchos investigadores en el campo resumen su filosofía así: "

Ejemplo 2

Creo que el modelo informático de Stanford de un organismo está dentro del alcance de BP y podría ser la base de lo que finalmente se convierte en la virtualización del cerebro/conectoma completo. Este avance es un ejemplo de las capacidades tecnológicas en 2012. Ahora, en 2016 con la tecnología de IA en aumento, el progreso exponencial en este campo puede convertirse en una realidad durante nuestra vida.

De http://news.stanford.edu/news/2012/july/computer-model-organism-071812.html :

[En 2012] Los investigadores de Stanford producen el primer modelo informático completo de un organismo. Un esfuerzo gigantesco ha producido un modelo computacional completo de la bacteria Mycoplasma genitalium, abriendo la puerta al diseño biológico asistido por computadora.

Desde http://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(12)00776-3 :

Comprender cómo surgen los fenotipos complejos a partir de moléculas individuales y sus interacciones es un desafío principal en biología que los enfoques computacionales están preparados para abordar. Presentamos un modelo computacional de células completas del ciclo de vida del patógeno humano Mycoplasma genitalium que incluye todos sus componentes moleculares y sus interacciones. Un enfoque integrador del modelado que combina diversas matemáticas permitió la inclusión simultánea de procesos celulares y mediciones experimentales fundamentalmente diferentes. Nuestro modelo de células enteras da cuenta de todas las funciones genéticas anotadas y se validó frente a una amplia gama de datos. El modelo proporciona información sobre muchos comportamientos celulares previamente no observados, incluidas las tasas in vivo de asociación proteína-ADN y una relación inversa entre las duraciones de la iniciación y la replicación de la replicación del ADN. Además, el análisis experimental dirigido por las predicciones del modelo identificó parámetros cinéticos y funciones biológicas no detectados previamente. Llegamos a la conclusión de que se pueden utilizar modelos completos de células completas para facilitar el descubrimiento biológico.