¿La información en el cerebro se almacena en las conexiones en lugar de en las neuronas?

¿La información en el cerebro se almacena en las conexiones y no en las neuronas?

Depende de a qué información te refieras.

El cerebro no solo almacena un tipo de información, el modelo de una célula abuela y el modelo de una red de neuronas interconectadas son 2 subsistemas de un sistema mayor que trabajan juntos quizás en un arreglo competitivo o complementario. El propósito de este sistema es extraer información del entorno e identificarla nuevamente para el beneficio de los organismos. ^1.

Así que digamos que vemos algo que nos beneficiará en el futuro o que tal vez querríamos evitar. Esto es una simplificación, pero como ves, las neuronas en tu neocórtex se iluminan específicamente en la región V1 en la parte posterior de tu cabeza, llegan allí después de muchos cálculos en el camino desde tu retina, pero también se proyectan a otras partes. de su cerebro donde quizás se procesan conscientemente, se disparan de manera ordenada, en un mapa, este rebote de señales eléctricas representa su procesamiento consciente e inconsciente de la imagen, por lo que la información existe como una red de señales eléctricas. ^2.

Durante el recuerdo, (hay diferentes tipos de recuerdos, por lo que la estructura a cargo podría ser la neocorteza, los ganglios basales, el hipocampo o incluso un músculo) 3. ^Este mismo mapa (o un subconjunto más pequeño) se reproduce. Los mecanismos por los cuales esta información se codifica primero y luego se recupera aún no se comprenden del todo, pero involucran un mapa y una escapada o centralita. ^4. Esta centralita une diferentes percepciones (una red más pequeña de señales eléctricas), por lo que en cierto modo la información se representa en el nivel de la centralita, si desactivas esta centralita, no puedes crear nuevos recuerdos ni perder los anteriores.

Una célula abuela en el esquema de lo que acabo de explicar, es el resultado de otro subsistema que ayuda a reconocer algo. Una vez que codifica con éxito una percepción (cosa que queremos recordar haber visto), es posible que desee asociarla con algo (bueno, malo, delicioso, etc.), en la parte superior de una serie de asociaciones se encuentra una celda abuela, que a su vez es un forma evolutiva útil de enviar señales a otros sistemas cuando se ha experimentado alguna información previa. Entonces, de esta manera, la información de si un subconjunto de relaciones entre redes de señales eléctricas se ha experimentado y codificado se encuentra aquí.

Referencias/Fuentes:

1. La idea de las células abuelas y el reconocimiento de objetos en general se resume en el capítulo Reconocimiento de objetos de (Cognitive Neuroscience, Gazzinga-3rd ed 222-225) junto con los problemas que presenta una célula abuela en el reconocimiento de objetos (es decir, si pierde la célula abuela, perdería toda la información sobre su abuela)

2. Los capítulos de Koch (Quest for Consciousness-2004) sobre la visión brindan un relato muy legible de cómo la información pasa de la retina a v1. Vision Science (Palmer) es un relato más completo.

3. El capítulo sobre aprendizaje y memoria (Neurociencia cognitiva) ofrece una descripción general.

4. (Gluck -2001-Gateway to memory) presenta diferentes modelos de este arreglo.

La fisiología de la memoria aún no se conoce bien, pero hay algunas generalizaciones con las que podemos trabajar:

Hay cuatro "tipos" de memoria con los que trabaja el cerebro humano.

La memoria sensorial es a muy corto plazo (milisegundos), no se puede acceder de manera consciente (es utilizada por los centros de procesamiento sensorial del cerebro para cosas como rastrear objetos en movimiento) y se almacena en el estado de activación de las neuronas (es decir, qué neuronas están disparando en cualquier momento dado).

La memoria de trabajo es a corto plazo (dura hasta 30 minutos) y almacena "lo que estás pensando ahora". Todavía no se entiende completamente exactamente cómo funciona. Sin embargo, sabemos que las drogas que interrumpen el estado de las neuronas pueden "borrar" la memoria de trabajo hasta cierto punto; esto sugiere que la memoria de trabajo se almacena al menos parcialmente en el estado de activación de las neuronas.

La memoria a largo plazo es persistente y dura, en teoría, hasta el final de la vida de una persona. Está bien establecido que la memoria a largo plazo se almacena en las conexiones entre las neuronas .

La memoria intermedia es una teoría de la memoria relativamente nueva que opera en algún lugar entre la memoria de trabajo y la memoria a largo plazo. Hasta donde yo sé, aún no entendemos muchos de los mecanismos detrás de esto.

Células abuelas frente a representaciones distribuidas

La idea de una "célula abuela" es efectivamente lo último en representaciones dispersas : que hay una sola neurona en su cerebro que representa a su abuela, y que todo lo que sabe sobre su abuela está asociado con esa célula a través de conexiones.

En el otro extremo del espectro hay una "representación distribuida", donde una red de celdas activas simultáneamente representa un concepto, y estas celdas están conectadas entre sí y con conceptos relacionados (ver aquí , aquí y aquí ) . Estas redes podrían superponerse mucho y podrían superponerse más cuando se habla de conceptos relacionados: es decir, "perro" y "gato" podrían superponerse más que "pez" y "ardilla" porque los primeros son animales de 4 patas que Viven en tierra y se mantienen como mascotas - mucha similitud.

Siendo realistas, nadie en la neurociencia moderna está realmente argumentando a favor de la existencia de "células abuelas", pero ciertamente hay argumentos sobre representaciones dispersas versus distribuidas, y ahora, grandes o pequeños, son los conjuntos o redes de células que reflejan conceptos particulares, y cuál es la importancia. de contexto es. Los principales argumentos que verá hoy se refieren al grado de distribución entre las áreas del cerebro: es decir, ¿existen áreas del cerebro que contienen representaciones algo distribuidas de conceptos abstractos, o esos conceptos están distribuidos entre modalidades (donde su concepto de 'béisbol' incluye una representación visual sintetizada en la corteza visual, la textura de las costuras en la corteza somatosensorial, el sonido de la pelota contra el bate en la corteza auditiva, el plan motor para lanzar la pelota en la corteza motora, etc.).

¿Evidencia de células abuelas?

A pesar de lo que acabo de decir, hubo algunos artículos interesantes de sujetos humanos publicados hace varios años, especialmente este . Estos documentos mostraron neuronas en un área particular del cerebro que tenían respuestas invariantes a conceptos particulares, quizás las más famosas células de "Jennifer Aniston" y células de "Halle Berry" que respondieron no solo a varias imágenes de cada actriz sino también a otras representaciones más abstractas. como su nombre escrito. Claramente, estas no son las células típicamente descritas en la corteza visual primaria que responden a estímulos como barras y bordes.

Estos documentos se informaron en la prensa científica y general como evidencia o prueba de la teoría de la "célula abuela". Algunos fueron más responsables e incluyeron algunas de las propias palabras de los autores (ver también aquí ): esencialmente, lo que los autores argumentan es que los ensamblajes de celdas pueden ser bastante pequeños (pero no demasiado pequeños; los autores solo registraron de unas pocas celdas pero encontraron docenas). que respondía a Jennifer Aniston, no a uno solo, por ejemplo).

Información en celdas o conexiones

Para volver a su pregunta original: preguntó si la diferencia entre una célula abuela y una red neuronal es si la información se almacena en las células frente a las conexiones. Yo diría que, aunque en el modelo de "célula abuela" se da mucha importancia a las células individuales, en ambos casos la información se almacena en las conexiones.

Incluso si asume el caso extremo de la "célula de la abuela", donde una célula es el centro que representa a su abuela, la información no se almacena como "abuela", se almacena como las asociaciones que tiene con ella: tal vez huele a galletas, la forma de su rostro, su nombre firmado en una tarjeta de cumpleaños. Si sacaras la célula de la abuela de alguien de su red cerebral y la interrogaras, no podrías aprender nada sobre su abuela.

La diferencia entre la "célula abuela" y una red más distribuida es que en el caso de la "célula abuela", esperaríamos encontrar otra célula que representara específicamente el olor a galleta, otra más que representara la forma de su rostro (y solo su cara), etc. En una red más distribuida, cada uno de esos conceptos relacionados estaría codificado por su propia red, y esas redes podrían superponerse un poco donde los conceptos están estrechamente relacionados: es decir, parte de su representación de "abuela" es el olor de sus galletas .

Por lo que puedo deducir, la respuesta corta es que no tenemos la imagen completa de cómo las redes neuronales biológicas almacenan información.

Si está dispuesto a relajar las restricciones de su pregunta hasta las redes neuronales artificiales, entonces su respuesta se vuelve significativamente más fácil de responder en parte porque las entendemos mucho mejor. Las redes neuronales artificiales almacenan información como pesos sinápticos , que es la única parte que cambia durante el entrenamiento de una red. El resto de la red, como la topología y la función de activación, permanece sin cambios.

Los clasificadores de imágenes son un ejemplo conveniente de información como pesos sinápticos, ya que podemos ver lo que la red neuronal 've' mediante la activación máxima de las neuronas. Es inmediatamente obvio que hay mucha información almacenada en los pesos de una red. La siguiente imagen está tomada de Comprensión de las redes neuronales a través de la visualización profunda