Ist ein Netzwerk von Neuronen der einzige Faktor im Gedächtnis?

Antworten

Ja, theoretisch.

Jetzt

Gemäß meiner laufenden informellen Forschung gibt es zwei Seiten der Innovation zur Erhaltung des Gehirns: 1) die Erhaltung und Kartierung (Aufbau) des Konnektoms; und 2) die Reinstanziierung von Erinnerungen und/oder die Schaffung von Bewusstsein aus einem Konnektom.

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

[N]euroscience identifiziert jetzt die synaptischen und nuklearen Strukturen, die unsere einzigartigen Erinnerungen und Identitäten enthalten, und neue bildgebende Techniken der Elektronenmikroskopie (EM) ermöglichen es uns, anhand der groben Konnektivität im Konnektom zu überprüfen, wann diese Strukturen erfolgreich erhalten wurden den Weg zu bestimmten synaptischen Merkmalen, Rezeptorverteilungen und sogar den Signalzuständen (Phosphorylierung, Methylierung, Acetylierung etc.) einzelner Gehirnproteine ​​und epigenomischer DNA.

[…]

Vor kurzem wurden MRT-Geräte gebaut, die einzelne Zellproteine ​​​​abbilden können, so unwahrscheinlich dies klingen mag. Eine solche Technologie könnte uns eines Tages die Möglichkeit geben, konservierte Gehirne kostengünstig und zerstörungsfrei zu scannen, um die molekularen Merkmale von Gedächtnis und Identität hochzuladen.

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

Was ist ein Connectom?

Ein Konnektom* ist die vollständige Karte der neuralen Verbindungen in einem Gehirn. Es wird manchmal als „Schaltplan“ der molekularen Verbindungen zwischen Neuronen bezeichnet und handelt von der Analogie eines Gehirns mit einem elektronischen Gerät, bei dem Axone und Dendriten Drähte und Neuronenkörper Komponenten sind. Je nach Wissenschaftler kann der Begriff Konnektom auch lernrelevante molekulare Zustände an jeder synaptischen Verbindung (das „Synaptom“) und alle lernrelevanten Veränderungen im Kern jedes Neurons (das „Epigenom“) umfassen oder nicht.

Fortschritt

Kürzlich wurde der „The Small Mammal BPF Prize“ gewonnen. Es ist einer in einer Reihe von Wettbewerben für Leistungen zur Erhaltung des Gehirns (BP). Dieser Wettbewerb tut für BP, was XPRIZE mit Wettbewerben wie dem Ansari X Prize für Weltrauminnovationen tut.

Das Gewinnerteam verwendete eine Kombination aus Plastination (Chemokonservierung) und Kryonik (Kryokonservierung), um ein Kaninchenhirn zu konservieren. Aus der Pressemitteilung http://www.brainpreservation.org/small-mammal-announcement/ :

Der Small Mammal Brain Preservation Prize wurde offiziell von Forschern von 21st Century Medicine gewonnen. Unter Verwendung einer Kombination aus ultraschneller chemischer Fixierung und kryogener Lagerung ist dies der erste Beweis dafür, dass eine nahezu perfekte langfristige strukturelle Erhaltung eines intakten Säugetiergehirns erreichbar ist.

Zukunft

In Bezug auf die Wiederherstellung von Erinnerungen und/oder die Schaffung von Bewusstsein: Wenn fortschrittliche technologische Innovationen eine Kartierung des gesamten Konnektors ermöglichen, ist der nächste Schritt das Anwenden einer "Laufzeit" auf die Struktur. Diese Laufzeit wird von György Buzsáki in seinem Buch „Rhythmen des Gehirns“ als „Zyklen“ beschrieben.

In einer Abfolge von „Zyklen“ führt György Buzsáki den Leser von der Physik der Schwingungen über die Organisation neuronaler Baugruppen bis hin zu komplexer kognitiver Verarbeitung und Gedächtnisspeicherung.

Buchressourcen:

• 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

Beispiel 1

Das OpenWorm-Projekt ist ein Beispiel für zeitgenössische Connectome-Innovation, die ein notwendiger Schritt für die Gedächtnis-/Bewusstseinsseite von BP ist. Von http://www.openworm.org :

OpenWorm ist ein Open-Source-Projekt, das sich der Schaffung des weltweit ersten virtuellen Organismus in einem Computer verschrieben hat, einem C.elegans-Nematoden. Im Laufe der Jahre haben wir ein Beziehungsnetz mit vielen Biologen und Neurowissenschaftlern aufgebaut, die sich für C. elegant interessieren.

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

Da ein einsames Konnektom eine Momentaufnahme von Wegen ist, durch die Informationen in einem unglaublich dynamischen Organ fließen könnten, kann es nicht aufzeigen, wie sich Neuronen in Echtzeit verhalten, und es erklärt auch nicht die vielen mysteriösen Wege, auf denen Neuronen das Verhalten anderer regulieren. Ohne solche Karten können Wissenschaftler jedoch nicht vollständig verstehen, wie das Gehirn Informationen auf der Ebene des Schaltkreises verarbeitet. In Kombination mit anderen Werkzeugen hat das Konnektom von C. elegans den Wissenschaftlern tatsächlich viel über das Verhalten des Wurms beigebracht; Teilkonnekome, die Forscher im Nervensystem von Krebstieren etabliert haben, waren ähnlich hilfreich. Wissenschaftler lernen auch, wie sie Konnektome schneller als zuvor herstellen und die von ihnen bereitgestellten Informationen verbessern können. Viele Forscher auf diesem Gebiet fassen ihre Philosophie so zusammen: „

Beispiel 2

Ich glaube, dass Stanfords Computermodell eines Organismus im Bereich von BP liegt und die Grundlage dessen sein könnte, was schließlich zur Virtualisierung des gesamten Gehirns / Connectomes wird. Dieser Durchbruch ist ein Beispiel für die technologischen Fähigkeiten im Jahr 2012. Jetzt, im Jahr 2016 mit dem Aufkommen der KI-Technologie, könnte ein exponentieller Fortschritt in diesem Bereich zu unseren Lebzeiten Realität werden.

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

[2012] Stanford-Forscher erstellen das erste vollständige Computermodell eines Organismus. Eine Mammutanstrengung hat ein vollständiges Computermodell des Bakteriums Mycoplasma genitalium hervorgebracht und damit die Tür für ein biologisches computergestütztes Design geöffnet.

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

Zu verstehen, wie komplexe Phänotypen aus einzelnen Molekülen und ihren Wechselwirkungen entstehen, ist eine primäre Herausforderung in der Biologie, die computergestützte Ansätze angehen können. Wir berichten über ein Ganzzell-Computermodell des Lebenszyklus des menschlichen Pathogens Mycoplasma genitalium, das alle seine molekularen Komponenten und deren Wechselwirkungen umfasst. Ein integrativer Modellierungsansatz, der verschiedene Mathematik kombiniert, ermöglichte die gleichzeitige Einbeziehung grundlegend unterschiedlicher zellulärer Prozesse und experimenteller Messungen. Unser Ganzzellmodell berücksichtigt alle annotierten Genfunktionen und wurde anhand einer breiten Palette von Daten validiert. Das Modell bietet Einblicke in viele bisher unbeobachtete zelluläre Verhaltensweisen, einschließlich in vivo-Raten der Protein-DNA-Assoziation und einer inversen Beziehung zwischen der Dauer der DNA-Replikationsinitiierung und -replikation. Darüber hinaus identifizierten experimentelle Analysen, die von Modellvorhersagen geleitet wurden, zuvor unentdeckte kinetische Parameter und biologische Funktionen. Wir schließen daraus, dass umfassende Ganzzellmodelle verwendet werden können, um die biologische Entdeckung zu erleichtern.