Creando un súper soldado científicamente semi-válido, parte 2: sistema nervioso

Una posible respuesta de la ciencia blanda puede ser usar la estructura esquelética modificada con la misma estructura cristalina en la superficie de los huesos que se encuentran en las escamas del ala de una mariposa que usaría glándulas bioluminiscentes para transferir datos a los músculos sin el normalmente lento proceso neurológico. transmisores en el sistema nervioso normal. la naturaleza biológica de las escamas significaría que podrían autorregenerarse.

Según Hypertextbook , las velocidades de los impulsos nerviosos varían entre 0,61 m/s (dolor), 76 m/s (tacto) y 191 m/s (descarga muscular). También, en el caso del reflejo, puede disparar múltiples señales y registrar, pero ignorar, las que llegan tarde.

Si tuviera que enhebrar el sistema nervioso con fibras dopadas con algún material en los sitios activos que convertían las oleadas de sodio y potasio en un impulso eléctrico, entonces tenía un material similar a un diodo adicional para convertir ese impulso eléctrico en luz, pasaba el impulso por el fibra, luego repitió ese proceso a la inversa para estimular cualquiera de los músculos y excitar un grupo de nervios, la velocidad de la señal sería mucho más cercana a la velocidad de la luz (300,000,000 m / s). Para una persona de 2 metros de altura solo te estarías afeitando 0,01 segundos ($2 meters \over 200 m/s$) fuera del tiempo de reacción.

Tengo una vieja ecuación para apuntar el tiempo. No recuerdo el origen, pero se midió pidiendo a los sujetos que hicieran clic en un círculo con el mouse.$t = B + a \log({2\pi\over D})$donde D es el diámetro objetivo en metros y B y a son valores determinados experimentalmente. B = 0,5 segundos y a = 0,45 segundos en los sujetos de prueba. Hay un tiempo de reacción inicial, pero luego su cerebro se involucra en un ciclo de retroalimentación que se mueve hacia el objetivo, evalúa el progreso y se mueve nuevamente.

Puede reducir el bucle 'a' probar-evaluar-corregir (0,45 segundos) entrenando y desarrollando la memoria muscular. Sin embargo, esto está disponible tanto para humanos normales como para súper humanos.

Si no recuerdo mal, el tiempo de reacción inicial 'B' varió entre sujetos. Hay estudios que indican que los estimulantes podrían reducir el tiempo de reacción inicial en 100 milisegundos (20%). Algunas combinaciones de estimulantes y potenciadores del enfoque pueden lograr un mayor efecto. Pero el tiempo de reacción de overclocking da como resultado el estereotipo nervioso de alguien sobreestimulado.

sinapsis óptica

La sinapsis sigue siendo un paso importante en el proceso de la señal, lo que permite modificar mucha información. Para mantener esta modificación de la información, propondría una sinapsis óptica. La idea es sencilla. en lugar de productos químicos, la luz brilla a través de una lámpara bioluminiscente en el espacio sináptico. En el otro extremo, los fotorreceptores se agitarán, liberando los químicos en la célula nerviosa para que se activen.

La brecha en sí puede ser modulada por químicos que reducen la luz, reduciendo la señal. Luego, los productos químicos son modulados por los productos químicos de recaptación, que también están presentes en una sinapsis normal. Las hormonas afectarían la funcionalidad de la lámpara bioluminiscente, haciendo que se active por más o menos tiempo. Posiblemente también más intensamente o más débil. De esa forma cubrimos todas las funciones normales de la sinapsis, es decir, la duración y la intensidad. Mientras tanto, estamos disminuyendo el tiempo de la sinapsis ya que no depende de químicos lentos sino de luz rápida.

Nervios de fibra óptica

Un espacio sináptico donde transformamos la electricidad en luz parece ineficiente. Me saltaría la electricidad por completo y convertiría toda la neurona en una fibra óptica. La neurona se disparará en una fibra biológica. Siempre que no se doble demasiado la fibra, la señal debería llegar sin problemas ni deterioro apreciable. Esto será más rápido que la electricidad y ahorra el paso de transformar la electricidad en una señal óptica. También es más rápido que la electricidad, un objetivo que muchos aquí en el sitio quieren. La neurona simplemente disparará con una lámpara bioluminiscente en la fibra y llegará al otro lado. La fibra terminará en la dendrita, donde tendrá un pequeño hueco con espacio para los químicos moduladores, convirtiéndolo en un sistema cerrado.

reemplazando el sistema nervioso

¿Serás capaz de reemplazar todo el sistema nervioso con esto? Por poco. Dependiendo de la neurona, el axón se ramificará en el último momento en varias dendritas. O la luz debería ser suficiente para inundar la fibra y se distribuirá en las ramas, o tendría que haber una "neurona de distribución". La primera neurona disparará a lo largo de la fibra del axón, que terminará en la neurona de distribución. Esta neurona se activará, disparando luz sobre varias fibras de axón en lugar de una, asegurando que cada neurona reciba el mensaje. Eso significa una desaceleración de la señal en la mayoría de los casos, pero con la sinapsis mucho más rápida sigue siendo una gran ganancia neta.

Mayor eficiencia

La fibra óptica tiene grandes ventajas. La información viaja a la velocidad de la luz, literalmente. La señal es clara y no se deteriorará rápidamente. Muchas señales se pueden enviar a través de una señal óptica.

Este último es menos impresionante de lo que piensas y también cambia el juego. No es probable que envíe la información de 20 neuronas a través de una línea, haciendo que la neurona de distribución comprenda qué información debe enviarse a través de qué fibra y lo haga por usted. Sin embargo, puede separar las señales normales que pasan por la línea. Las neuronas a menudo realizan tareas dobles, si no triples o más. Por ejemplo, aunque las vías del dolor están parcialmente separadas, utilizan vías neuronales existentes para transferir información. Una neurona que dispara por el dolor no puede usarse para nada más en ese momento, pero al igual que una computadora, puede cambiar entre las señales lo suficientemente rápido como para que no lo notes. Todavía representa una pérdida de señal. Los nervios de fibra óptica podrían evitar ese problema. Pueden enviar diferentes longitudes de onda de luz por la óptica, ser recibido por diferentes fotorreceptores que liberan los químicos para que se transmitan las longitudes de onda correctas. Algunas carreteras pueden usar más longitudes de onda para verter una tonelada de información y con diferentes difusores/bloqueadores de longitud de onda puede moderar la información, pero lo más probable es que la use para una sola neurona para permitir la moderación de la señal.

También existe la opción de ir en dos direcciones con fibra óptica. Las neuronas eléctricas solo pueden disparar de una manera. Sin embargo, la luz se puede enviar en ambos sentidos al mismo tiempo sin interferencias, lo que permite una mayor fusión de líneas neuronales/mayor densidad de información.

También los tiempos de refracción. Las neuronas eléctricas normales funcionan en pulsos con un período de espera justo después de cada pulso. Esto es para evitar el ruido y la sobreestimulación de la neurona. Los nervios ópticos podrían no necesitar eso. Pueden trabajar en una escala continua o con tiempos de refracción más cortos, ya que es más fácil iniciar y detener la onda de luz. Esto permite nuevamente una densidad de información más alta (a niveles insanos).

Otras mejoras son que las fibras potencialmente usan menos espacio que los axones eléctricos, la fibra podría romperse y seguir funcionando, y son inmunes a la interferencia eléctrica.

Este último es importante. Puede haber un máximo de neuronas que podría agrupar si son eléctricas. Eventualmente comenzarán a producir ruido en las líneas cercanas, lo que hará que los datos sean menos útiles. Los nervios de fibra óptica podrían evitar esto por completo, permitiéndole llenar el cerebro con nervios.

Problemas solucionables

Ahora tenemos un sistema de trabajo de los nervios ópticos. Todavía hay algunos problemas. Doblar la fibra óptica no es bueno para la señal y puede recuperarse. Afortunadamente, la columna vertebral parece estar bien, pero muchas articulaciones de las extremidades pueden moverse y hacer curvas demasiado pronunciadas. Para sortear esto, todas las neuronas deben tener un puente eléctrico entre estas partes. Una neurona frente a la curva disparará electricidad, lo que excitará la lámpara del otro lado de la curva para disparar la fibra.

La "neurona de distribución" puede ocupar el espacio requerido por las neuronas, haciéndola más concurrida de lo normal. La mayor eficiencia podría reducir la cantidad de neuronas necesarias, por lo que esto no sería un problema.

En el cerebro, las fibras pueden hacer más curvas que no son adecuadas para que la luz viaje a través de ellas. Eso no es un problema, ya que las fibras son estacionarias. No tienen que seguir el procedimiento normal de fibra óptica y pueden crecer de una manera completamente diferente, simplemente reflejando la luz alrededor de una curva. De esa forma, todas las neuronas del cerebro también pueden ser ópticas.

No hay diferencia con las fundas meyeline, que pueden ayudar con la importancia de las señales. La meyeline acelera las neuronas eléctricas normales, haciéndolas no solo más rápidas y claras, sino también más importantes la mayor parte del tiempo. Esto se perderá. Afortunadamente, ahí es donde la modulación puede ser útil. Pueden tener luces más brillantes y con todas las demás ventajas no debería ser un problema identificar cosas importantes aún.

Problemas potenciales

Aunque lo anterior suena muy bien en teoría, la práctica puede ser bastante difícil. La bioluminiscencia, así como los fotorreceptores, pueden costar mucha energía. A pesar de que parece fresco por naturaleza, el uso constante podría calentar las neuronas lo suficiente como para interferir con las enzimas, por ejemplo. La luz emitida también podría ser demasiado pequeña para ser captada de manera confiable por los fotorreceptores. Es posible que nunca reciban suficiente luz para emitir suficientes sustancias químicas para estimular la siguiente neurona.

Conclusión

Si funciona, reduciría la sinapsis normal a mucho menos de la mitad o la original. Un lado de la sinapsis se omite por completo y, en lugar de que los productos químicos se muevan lentamente sobre el espacio, irá a la velocidad de la luz. La única desaceleración de una señal está ahora en la traducción de la señal de luz en sustancias químicas para estimular la próxima neurona. Además, los nervios mismos también se aceleran ya que usan luz en lugar de rayos. Existe la posibilidad de una mayor densidad de información, en ambos sentidos en un par de neuronas, así como en múltiples longitudes de onda a la vez. Esto es, por supuesto, teórico, pero con un alto potencial. No dejas de construir un Hyperloop porque sea teórico.

Siempre puedes seguir el camino humano sintético. Un cerebro formado por miles de millones de diminutas máquinas individuales que forman una red entre sí. Las conexiones son inexistentes porque pueden comunicarse a través del subespacio o alguna mierda. Cada una de esas máquinas sería equivalente a un procesador de nuestro tiempo pero muchas veces más pequeño, del tamaño de una neurona y habrá miles de millones. Pueden actuar como cualquier parte de una computadora, como almacenamiento, procesador, etc. Un problema sería la alta demanda de energía de dicho equipo o el calor que genera. Neuronas sintéticas resistentes al calor y alimentadas por un reactor de fusión en alguna parte del corazón. El exceso de calor podría usarse como arma tal vez. Super-soldados sintéticos de control de fuego. Eso sería genial.

Tal vez un sistema nervioso distribuido pueda ayudar, con funciones automáticas individuales en grupos de nervios directamente adyacentes (o al menos más cerca) de los órganos que necesitan controlar. Reduce la distancia al menos.

Otra cosa interesante es usar una arquitectura cerebral similar a la de las aves inteligentes. Las aves como los cuervos y los loros acumulan mucha capacidad intelectual en un cerebro muy pequeño, y la forma en que lo hacen es tener grupos de neuronas diminutas (que ocupan poco espacio pero no pueden salvar grandes distancias) conectadas por neuronas más grandes para vincular el racimos juntos. Expanda esa estructura a un cerebro del tamaño de un humano y podría aprovechar una cantidad fenomenal de poder de procesamiento. No estoy seguro de qué tan bien afectaría eso a los tiempos de reacción en bruto, pero podría permitir una predicción más rápida de las circunstancias potenciales que permitan que ocurran las reacciones antes de que ocurra un evento real.