¿Por qué la optogenética no significa que son posibles las interfaces cerebro-computadora perfectas?

Han circulado múltiples artículos y videos en Internet que afirman que la optogenética ha hecho posible tener una entrada/salida perfecta al cerebro desde una computadora. Esto es obviamente falso o alguien estaría ganando mucho dinero vendiendo esto.

En consecuencia, tengo curiosidad por saber por qué esto es falso. ¿Por qué tener la capacidad de disparar y leer la información de disparo de las neuronas individuales no implica que sea posible una interfaz perfecta entre humanos y computadoras? Supongo que esto tiene algo que ver con los límites del poder de procesamiento de nuestro cerebro y los límites de la neuroplasticidad, pero mi experiencia en este campo es limitada.

Si esta pregunta es demasiado amplia (y creo que lo es), puede reformularse como una solicitud de referencias. ¿Qué investigaciones actuales se están realizando sobre este problema? ¿Cuáles son los enfoques actuales? ¿Quién está trabajando en ello? ¿Hay alguna publicación que describa bien el progreso en este dominio (hipotético)?

No soy ni mucho menos un experto en optogenética, pero he trabajado con desenjaulamiento fotolítico de neurotransmisores in vivo . Cuando el artículo de Wired dice That is to say, they insert the new gene into every neuron in that area, indiscriminately. But because of the promoter, the gene will only turn on in one type of neuron. All the other neurons will ignore it., se están refiriendo a lo que pueden ser docenas a cientos de cuerpos celulares y miles de fibras de paso (tractos de materia blanca) en ese milímetro cúbico.
Garantizar que se encuentra con una neurona transfectada y que no hay fugas de luz hacia las células circundantes (transfectadas) sería toda una proeza, y no creo que el campo esté listo todavía para ese nivel de especificidad. Es una gran pregunta, por cierto, solo decir que parte de ella probablemente esté más promocionada que cualquier cosa que sea realmente posible en este momento.
Para que conste, ya tenemos una interfaz cerebro-computadora bastante sorprendente, perfeccionada evolutivamente, con esta combinación de ojos y manos. Cualquier cosa pirateada utilizando la optogenética todavía tendría miles de años de retraso, ¿no? Descargo de responsabilidad: todo lo que sé sobre optogenética lo aprendí de una sola charla de Ted. Descargo de responsabilidad: Sé que esto no es de ninguna manera útil. Perdón.
Tus primeras frases no son válidas. El hecho de que algo sea posible de ninguna manera implica que sea factible. Es posible construir un puente carretero desde Europa a los Estados Unidos; no es factible. Peor aún, Wired usó la cobertura "en teoría". La posibilidad teórica es aún más débil, y se equivocaron con la "posibilidad concreta" al final. Esto es mucho más difícil que un puente a Europa. Realmente apenas entendemos cómo funciona el cerebro, y la geometría, la complejidad y la escala nanométrica del cerebro están tan fuera de nuestra competencia actual que es difícil incluso transmitirlo a los legos. Vuelva a consultar dentro de 200 años.

Respuestas (1)

ha hecho posible tener entrada/salida perfecta al cerebro desde una computadora

¿Perfecto? Definitivamente no: las complejidades de la optogenética de un solo milímetro cuadrado de corteza, digamos de un ratón, son extremadamente complejas. Como menciona Chuck, muchas neuronas/sinapsis pueden ser activadas por un solo LÁSER y las tecnologías actuales permiten que solo se usen unas pocas frecuencias LÁSER diferentes simultáneamente. Para una 'entrada/salida perfecta' es fácil imaginar un sistema en el que se necesitarían miles de LÁSER diferentes operando a diferentes frecuencias para controlar/leer individualmente miles de neuronas. ( Esta publicación de blog de Mark Baxter es un buen resumen del tema de la exageración con la optogenética).

Además, esta suposición ignora por completo las sinapsis , las células gliales, las ramas dendríticas , etc., que pueden ser importantes para el cálculo en el cerebro y, por lo tanto, deben tenerse en cuenta para cualquier sistema de E/S.

¿Por qué tener la capacidad de disparar y leer la información de disparo de las neuronas individuales no implica que sea posible una interfaz perfecta entre humanos y computadoras?

Está asumiendo que todo lo que hace el cerebro está codificado en la tasa de activación de las neuronas individuales. Esta es una suposición masiva a la que mucha evidencia es contraria. Por ejemplo, hay evidencia que sugiere que el sistema visual no tiene tiempo para codificar información en tasas de disparo y se postula que el 'tiempo hasta el primer pico' es importante en este dominio ( el primer párrafo de la introducción tiene un buen resumen del razonamiento/evidencia detrás de esta hipótesis). Además, como mencioné anteriormente, las tasas de disparo son una parte extremadamente pequeña del cerebro, y solo una de las muchas formas diferentes en que el cerebro puede codificar/decodificar información (no sabemos cuál, consulte las secciones 1.5, 1.6 y 1.7 para conocer los diferentes métodos ). el cerebro puede emplear).

Para terminar, un punto que me viene a la mente actualmente como limitante de la optogenética es la 'profundidad'. La transmisión de luz cae rápidamente a través del tejido neural : se reduce en un 50% después de 100 m m, y en un 90% después de 1 mm. Si uno quisiera un sistema de entrada/salida conectado a una computadora para controlar/leer una parte de un cerebro a 1 cm por debajo de la superficie, uno (actualmente) tendría que cortar el tejido neural en el camino, ¡este es un gran problema!

(Editado con algunas referencias).

¿Has oído hablar de la Radiogenética y tienes alguna opinión sobre su potencial para ser la sucesora de la Optogenética? El potencial para acceder a las neuronas de forma remota para el registro de precisión parecería ser un gran primer paso hacia el ámbito de la perfección. Por supuesto, 'la perfección, sin embargo, no debe ser enemiga de lo bueno', considerando que todo valor se deriva del cerebro.
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