Sondeo de neuronas para mapear el cerebro de alguien

¿Podría trazar un mapa de todas las conexiones en el cerebro de alguien simplemente sondeando cada neurona y rastreándolas a medida que se envían señales entre sí (a diferencia de cada sinapsis, un ejercicio mucho menos ambiguo pero mucho más difícil)?

El nivel tecnológico está 20 minutos hacia el futuro. Ya tenemos alambres de cobre recubiertos de diamantes que se autoensamblan y que las células humanas en realidad comen algunos tipos de nanoalambres . (Suponemos que dicho científico loco ya tiene una computadora lo suficientemente grande como para registrar todos los datos, solo registrar y mapear, nadie subirá su mente a la nube en el corto plazo)

Si alguien pudiera meter suficientes de estos en la cabeza de otra persona para que haya al menos una sonda en el núcleo de cada neurona, ¿sería capaz de averiguar qué neuronas estaban conectadas y dónde rastreando los impulsos nerviosos a medida que se mueven por el cerebro?

Hay ~ 86 mil millones de neuronas allí, buena suerte para que el primer paso funcione. El segundo paso de registrar qué neurona está conectada a cuál, incluso si tuviera cables conectados a todas ellas, no es algo en lo que los humanos hayan pensado porque nunca pensamos que podríamos hacer el primer paso.
Otro problema es que las conexiones no son simples: cualquier neurona en particular puede estar conectada a miles de otras, de modo que 86 mil millones se convierten en 86 billones de conexiones, cada una de las cuales puede ponderarse de acuerdo con lo que ha hecho en el pasado reciente.
Así que imagine que existe un detector de este tipo, debe consumir una cierta cantidad de energía, por pequeña que sea, para identificar solo 1 neurona. Estoy diciendo que llevaría mucho tiempo sondear cada neurona en un cerebro sano sin cocinarlo tan levemente. Además, la señal no debe ser más débil que el ruido generado por la actividad cerebral.😝
Aquí hay una muy buena respuesta sobre las dificultades de mapear algo tan pequeño. quora.com/…
@ user6760 No me preocuparía demasiado por cocinar demasiado el cerebro de alguien, una fuente colocó un solo pico neuronal en ~ 1 nanoamperio (tuve que buscar eso) mientras que la electrónica moderna puede medir corrientes aproximadamente un millón de veces más pequeñas en el rango de femtoamperios, por lo que el la neurona ni siquiera se daría cuenta.

Respuestas (3)

¡Podría funcionar, si el maldito cerebro no estuviera cambiando todo el tiempo!

Nuestras neuronas están constantemente ajustando sus sinapsis. Durante la noche, las células gliales destruyen las sinapsis. Durante el día, las neuronas las reconstruyen. Esto sucede a un ritmo bastante sorprendente. ¡ Los estudios han demostrado una remodelación sustancial de la sinapsis en ratones del orden de 4-5 días!

Como resultado, nunca obtendría una instantánea del cerebro que "se mantuviera quieta" el tiempo suficiente para mapear por completo. Cualquier neurona determinada solo se activa aproximadamente una vez cada 6 segundos , por lo que no obtendrá muchos datos antes de tener que considerar seriamente la posibilidad de que hayan crecido nuevas sinapsis durante ese tiempo.

El cerebro no es una creación estacionaria. Se debe esperar que su capacidad para funcionar se vea significativamente afectada por estas nuevas sinapsis a medida que responde a la entrada. Por lo tanto, un mapeo estático no sería tan útil como uno quisiera.

Sin embargo, sería bastante bonito .

Hipocampo de "Mente iluminada"

Estaba pensando más en la línea de un proceso continuo en el que estaría correlacionando las medidas todo el tiempo, probablemente no sea una computadora lo suficientemente grande hoy en día, pero está bien, eso se puede hacer más tarde, los datos son baratos, incluso si no se procesan.
Si lo desea, puedo escribir otra respuesta para cubrir el argumento del proceso continuo, pero si lo resumo: todo lo que sabemos sobre el cerebro sugiere que es un sistema caótico. Esto significa que es muy sensible a las condiciones iniciales. Tratar de correlacionar esos números durante mucho tiempo sería brutalmente difícil. Básicamente: "Aquí hay 2 mil millones de dispositivos. Si alguno de ellos cambia de estado, los resultados van a descorrelacionar completamente su escaneo. Y, por cierto, muchos de ellos cambian semanalmente".
Ahora hay un proceso que puede usar para estabilizar sistemas caóticos para medirlos a través de impulsos repetidos o a través de una respuesta continua (piense: un electrodo hace que las neuronas se disparen, en lugar de solo escucharlas). Sin embargo, no creo que un humano sobreviva a este proceso. Me parece poco probable que se pueda estabilizar el cerebro sin perder todo lo que lo hace importante para nosotros.

Todavía no.

En 2008 escribí una descripción general/hoja de ruta de lo que sabíamos en ese entonces sobre la emulación de todo el cerebro , el escaneo y la reconstrucción computacional de los cerebros. El esquema principal que asumí fue un método de escaneo de rebanadas y dados donde el tejido se mapea en el nivel subcelular. En Apprendix EI dio las razones por las que no exploré en detalle los métodos de escaneo no destructivos.

Sin embargo, tuve un largo debate con Robert Freitas Jr. sobre el uso de nanofibras, fabricadas con nanotecnología madura, para conectar cada neurona más o menos a dispositivos de lectura externos. Los detalles de la detección se pueden leer en la sección 4.8.6 y las páginas siguientes, y la red de fibra se describe en la sección 7.3.1 de su libro Nanomedicine Vol I. Creo que no hay nada físicamente imposible en este esquema. Sin embargo, creo que los desafíos de la ingeniería médica son peores de lo que pensaba: además de necesitar nanomaquinaria bastante avanzada, también necesita interactuar con un entorno dinámico y suave que es bastante sensible y responde. Robert respondió; básicamente, ver Nanomedicine Vol IIA para su evaluación, especialmente la sección15.3.6.5 .

Mi opinión es que usaremos métodos destructivos mucho antes de que podamos hacer la lectura real usando electrodos. Eso requiere mucho desarrollo tecnológico, tanto de nanotecnología como de manejo de un entorno biológico desordenado. Pero no creo que sea imposible, solo duro y lento.

Como un giro adicional, la gente de biología sintética se está involucrando en el juego al pensar en " cinta molecular ", donde las señales se registran en el ADN dentro de las células, y " códigos de barras de ADN " donde se registra la conectividad celular. Por supuesto, la visión actual que tienen para leer esto implica poner el cerebro en una licuadora y luego secuenciar las piezas de ADN...

¡Interesante fondo el que tienes ahí! Tal vez podrías revisar esta respuesta .
Ese documento es una lectura bastante interesante, especialmente la parte sobre el ultramicrótomo de torno automático de recolección de cinta (como alguien que construye equipos de histología, un corte de 40 nm es bastante sorprendente).

No

Si bien los científicos han creado con éxito, por ejemplo, cables de cobre autoensamblables, eso es solo el comienzo de la curva "tenemos esa tecnología". Esa tecnología está muy, muy, muy lejos (como en 50-100 años) de ser una tecnología madura común en nuestras fábricas. Dado 20 minutes into the futureque ninguna corporación puede usar la tecnología de ejemplo, no es razonable suponer que es una justificación de "por qué no podemos hacer esto".

Su solución para mapear el cerebro humano es una "sonda en el núcleo de cada neurona". Si el autoensamblaje del cable es de 50 a 100 años en el futuro, poner sondas en las neuronas es más como 1,000+ años en el futuro. Muy lejos de los 20 minutos.

Ojalá tuviera mejores noticias... lo siento....

Sin embargo

Si descartamos el requisito de tiempo de "esta tarde", entonces la respuesta fundamental es "sí". Si pudiéramos colocar una sonda en el núcleo de cada neurona y registrar los datos (eso es un GPS increíblemente preciso, por cierto), entonces podríamos mapear el cerebro y, teóricamente, saber todo sobre esa persona: desde cuáles son sus recuerdos hasta cómo procesar información, etc

Si está creando una historia con esta idea como base, "la tecnología del futuro lejano hoy" es un tema de ciencia ficción bastante común. Toda la franquicia de Terminator se basa en la idea (básicamente, Un yanqui de Connecticut en la corte del rey Authur ) y la solución es hacer retroceder en el tiempo la tecnología del futuro. No dejes que mi respuesta te disuada. Esta puede ser una tecnología genial en una buena historia, incluso una ambientada 20 minutos en el futuro.

No estaba planeando hacer de este un procedimiento 'común', la historia tiene todo el mapeo extendido durante muchos años, es solo que comienzan ahora (y necesitan un hangar de computadoras para el procesamiento). Tenía curiosidad por saber si había algo que impidiera que alguien comenzara algo como esto ahora.
Como dije, no dejes que nada de lo que dije te detenga. El hecho de que la gente como yo, con experiencia en el arte, pueda ver el agujero no significa que no estemos encantados de suspender nuestra incredulidad. Es una gran idea. ¡Corre con eso!
Sondeo de neuronas para mapear el cerebro de alguien
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