Información

¿Cuántas neuronas tenemos en nuestro antebrazo?

¿Cuántas neuronas tenemos en nuestro antebrazo?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Estoy desarrollando una interfaz neuronal, obteniendo señales del antebrazo y mapeándolas con gestos con las manos. La pregunta que tenemos en este momento es cuál es el límite superior del ancho de banda de información al que podríamos acceder, es decir, si diseñáramos un electrodo tan pequeño que pudiéramos escuchar cada neurona del antebrazo, ¿cuántas neuronas podríamos escuchar? ¿para?


¿Cómo obtenemos tantos tipos diferentes de neuronas en nuestro cerebro?

Los investigadores de la SMU (Universidad Metodista del Sur) han descubierto otra capa de complejidad en la expresión genética, que podría ayudar a explicar cómo podemos tener tantos miles de millones de neuronas en nuestro cerebro.

Las neuronas son células dentro del cerebro y el sistema nervioso que son responsables de todo lo que hacemos, pensamos o sentimos. Utilizan impulsos eléctricos y señales químicas para enviar información entre diferentes áreas del cerebro y entre el cerebro y el resto del sistema nervioso, para decirle a nuestro cuerpo qué hacer. Los seres humanos tenemos aproximadamente 86 mil millones de neuronas en el cerebro que nos dirigen a hacer cosas como levantar un brazo o recordar un nombre.

Sin embargo, solo unos pocos miles de genes son responsables de la creación de esas neuronas.

Todas las células del sistema nervioso humano tienen la misma información genética. Pero en última instancia, los genes se "encienden" o "apagan" como un interruptor de luz para dar a las neuronas funciones y funciones específicas.

Comprender el mecanismo de cómo un gen se enciende o no, el proceso conocido como expresión génica, podría ayudar a explicar cómo se desarrollan tantas neuronas en humanos y otros mamíferos.

"Estudios como este muestran cómo mediante combinaciones únicas de genes específicos, se pueden crear diferentes neuronas específicas", dijo Adam D. Norris, coautor del nuevo estudio y profesor asistente Floyd B. James en el Departamento de Ciencias Biológicas de SMU. . "Entonces, en el futuro, esto podría ayudarnos a explicar: No. 1, ¿cómo adquirió nuestro cerebro este complejo? Y No. 2, ¿cómo podemos imitar la naturaleza y hacer cualquier tipo de neuronas que nos interesen siguiendo estas reglas?"

Los científicos ya han resuelto parte del rompecabezas de la expresión genética, ya que estudios anteriores han demostrado que las proteínas llamadas factores de transcripción juegan un papel clave para ayudar a activar o desactivar genes específicos al unirse al ADN cercano.

También se sabe que un proceso llamado empalme de ARN, que está controlado por proteínas de unión de ARN, puede agregar una capa adicional de regulación a esa neurona. Una vez que se activa un gen, se pueden crear diferentes versiones de la molécula de ARN mediante empalme de ARN.

Pero antes de que se realizara el estudio SMU, que se publicó en la revista eLife, no estaba exactamente claro cuál era la logística de crear esa diversidad.

"Antes de esto, los científicos se habían centrado principalmente en los factores de transcripción, que es la capa número uno de la expresión génica. Esa es la capa en la que generalmente se enfoca para generar tipos de neuronas específicas", dijo Norris. "Estamos agregando esa segunda capa y demostrando que [los factores de transcripción y las proteínas de unión al ARN] deben coordinarse adecuadamente.

Y Norris señaló que "esta fue la primera vez que se identificó la coordinación de la expresión génica en una sola neurona".

Utilizando una combinación de técnicas genéticas de la vieja escuela y de vanguardia, los investigadores observaron cómo el ARN de un gen llamado sad-1, también encontrado en humanos, se empalmaba en neuronas individuales del gusano Caenorhabditis elegans. Descubrieron que sad-1 estaba activado en todas las neuronas, pero sad-1 experimentó diferentes patrones de empalme en diferentes tipos de neuronas.

Y aunque no se demostró que los factores de transcripción participaran directamente en el empalme de ARN para el gen sad-1, estaban activando genes que codifican proteínas de unión de ARN de manera diferente entre diferentes tipos de neuronas. Son estas proteínas de unión al ARN las que controlan el corte y empalme del ARN.

"Una vez que se activó ese gen, estos factores entraron y cambiaron sutilmente el contenido de ese gen", dijo Norris.

Como resultado, sad-1 se empalmó de acuerdo con patrones específicos de neuronas.

También encontraron que la regulación coordinada tenía diferentes detalles en diferentes neuronas.

"Imagínese dos neuronas diferentes que desean alcanzar el mismo objetivo. Puede imaginar que o siguen exactamente el mismo camino para llegar allí o toman caminos divergentes. En este estudio, mostramos que la respuesta hasta ahora son caminos divergentes". dijo Norris. "Incluso en una sola neurona, hay múltiples capas diferentes de expresión génica que juntas hacen de esa neurona la neurona única que es".

Norris usó neuronas de gusano porque "a diferencia de los humanos, sabemos dónde está cada neurona de gusano y qué debe hacer. Por lo tanto, podemos saber con mucha confianza qué genes son responsables de qué proceso neural".

"Los detalles muy específicos de este estudio no se aplicarán a los humanos. Pero es de esperar que los principios involucrados sí", explicó Norris. "A partir de las últimas décadas de trabajo en el sistema nervioso de los gusanos, más tarde se demostró que genes específicos que tienen un efecto específico en el comportamiento del gusano son responsables de los mismos tipos de cosas en los nervios humanos".


¿Los brazos de los pulpos tienen mente propia?

A menudo descritos como extraterrestres, los pulpos son una de las criaturas más inusuales del planeta, con tres corazones, ocho extremidades y una gran inteligencia. Pueden abrir frascos, resolver acertijos e incluso escapar de sus tanques, ayudados por sus ocho brazos ultraflexibles y versátiles. Pero determinar cómo controlan exactamente los pulpos las ocho extremidades es un rompecabezas que los científicos todavía están tratando de resolver.

"Los brazos de pulpo son completamente únicos. En primer lugar, hay ocho de ellos, cada uno con más de 200 ventosas que pueden sentir, saborear y oler los alrededores. Y todo es movible. Las ventosas pueden agarrar y los brazos pueden girar de forma casi ilimitada de varias formas ", dijo la Dra. Tamar Gutnick, una investigadora de pulpos que anteriormente trabajó en la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST). "Así que esto plantea un gran problema computacional para el cerebro y su sistema nervioso tiene que estar organizado de una manera realmente inusual para manejar toda esta información".

Los pulpos tienen un sistema nervioso extenso, con más de 500 millones de neuronas, similar en número al de un perro. Pero a diferencia de los perros y otros vertebrados, donde la mayoría de las neuronas están en el cerebro, más de dos tercios de las neuronas de los pulpos se encuentran dentro de sus brazos y cuerpo.

Con un sistema nervioso de construcción tan extraña, los científicos han sospechado durante mucho tiempo que los brazos de los pulpos pueden tener una mente propia y actuar de forma autónoma desde el cerebro central. La investigación ha demostrado que los brazos de los pulpos usan bucles reflejos para crear movimientos coordinados, y algunos pulpos pueden incluso distraer a los depredadores descartando extremidades que continúan moviéndose durante largos períodos de tiempo.

"Algunos científicos piensan en los pulpos como criaturas de nueve cerebros, con un cerebro central y ocho cerebros más pequeños en cada brazo", dijo el Dr. Gutnick. Pero su nueva investigación, publicada en Biología actual, sugiere que los brazos y el cerebro están más conectados de lo que se pensaba.

La Dra. Gutnick y sus colegas han demostrado que los pulpos son capaces de aprender a asociar la inserción de un solo brazo en un lado específico de un laberinto de dos opciones con recibir una recompensa de comida, incluso cuando ni la recompensa ni el brazo en el laberinto son visibles para el pulpo. Pero lo que es más importante, mientras que el proceso de aprendizaje tiene lugar en la parte central del cerebro, la información necesaria para que el cerebro elija el camino correcto solo es detectada por el brazo en el laberinto.

"Este estudio deja en claro que los brazos del pulpo no se comportan de forma totalmente independiente del cerebro centralizado, hay un flujo de información entre el sistema nervioso central y periférico", dijo el Dr. Gutnick. "En lugar de hablar de un pulpo con nueve cerebros, en realidad estamos hablando de un pulpo con un cerebro y ocho brazos muy inteligentes".

Navegando por el laberinto

Los científicos probaron si los brazos individuales podían proporcionar al cerebro dos tipos diferentes de información sensorial: propiocepción (la capacidad de sentir dónde está una extremidad y cómo se mueve) e información táctil (la capacidad de sentir la textura).

Los humanos tenemos un fuerte sentido de propiocepción. Los receptores sensoriales ubicados dentro de la piel, las articulaciones y los músculos proporcionan retroalimentación al cerebro, que almacena y actualiza constantemente un mapa mental de nuestro cuerpo. La propiocepción nos permite caminar sin mirarnos los pies y tocarnos la nariz con un dedo con los ojos cerrados.

Pero aún no se ha probado si los pulpos tienen la misma habilidad.

"No sabemos si un pulpo realmente sabe dónde está su brazo o qué está haciendo", dijo el Dr. Gutnick. "Así que nuestra primera pregunta fue: ¿puede el pulpo dirigir su brazo, basándose solo en sentir dónde estaba su brazo, sin poder verlo?"

Los investigadores crearon un laberinto opaco simple en forma de Y y entrenaron a seis pulpos mediterráneos comunes para asociar el camino derecho o izquierdo con una recompensa de comida.

En lugar de explorar lentamente la forma interna del laberinto, los pulpos utilizaron inmediatamente movimientos rápidos del brazo, empujando o desenredando su brazo directamente a través del tubo lateral hacia la caja de gol. Si empujaban su brazo hacia el área de gol derecha, podían recuperar la comida, pero si su brazo entraba en el área de gol equivocada, la comida era bloqueada por una red y los científicos eliminaban el laberinto.

Cinco de los seis pulpos finalmente aprendieron la dirección correcta para empujar o desenrollar su brazo a través del laberinto para obtener la comida.

"Esto nos muestra que los pulpos claramente tienen algún sentido de lo que está haciendo su brazo, porque aprenden a repetir la dirección del movimiento que resultó en una recompensa de comida", dijo el Dr. Gutnick. "Es poco probable que sea en la misma medida que los humanos con nuestros mapas mentales y las representaciones que tenemos de nuestro cuerpo en el cerebro, pero hay cierta sensación de auto-movimiento de los brazos que está disponible para el cerebro central".

Luego, el equipo exploró si los pulpos podían determinar el camino correcto cuando usaban un solo brazo para sentir la textura del laberinto.

Los investigadores presentaron a otros seis pulpos un laberinto en forma de Y donde un tubo lateral era áspero y el otro tubo lateral era liso. Para cada pulpo, elegir el lado áspero o el lado liso del laberinto condujo a una recompensa de comida.

Después de muchas pruebas, cinco de los seis pulpos pudieron navegar con éxito por el laberinto, independientemente de si la textura correcta estaba ubicada en el tubo lateral izquierdo o derecho, lo que demuestra que habían aprendido qué textura era la correcta para ellos. Esta vez, los pulpos optaron por un movimiento de búsqueda más lento dentro del laberinto, primero determinando la textura de un tubo lateral y luego decidiendo si continuar por ese tubo lateral o cambiar de lado.

Es importante destacar que el equipo descubrió que para ambos tipos de laberintos, una vez que los pulpos habían aprendido la asociación correcta, podían navegar con éxito por el laberinto con brazos que no se habían usado antes. "Esto descarta aún más la idea de que cada brazo podría estar aprendiendo la tarea de forma independiente: el aprendizaje ocurre en el cerebro y luego la información está disponible para cada brazo".

Pero donde esta información se almacena dentro del cerebro, el Dr. Gutnick no está seguro, y es una pregunta que queda para experimentos futuros.

"El cerebro de los pulpos es tan diferente, todavía es una caja negra para nosotros", dijo. "Hay mucho más que aprender".


¿Los brazos de los pulpos tienen mente propia?

Los investigadores enseñaron a los pulpos a insertar sus brazos en los tubos laterales izquierdo o derecho de los laberintos en forma de Y. Ambos lados del laberinto estaban cebados con comida, pero la comida del lado incorrecto estaba bloqueada por una red. Aquí, un pulpo coge correctamente el tubo del lado derecho y agarra una recompensa de comida. Crédito: Dr. Tamar Gutnick

A menudo descritos como extraterrestres, los pulpos son una de las criaturas más inusuales del planeta, con tres corazones, ocho extremidades y una gran inteligencia. Pueden abrir frascos, resolver acertijos e incluso escapar de sus tanques, ayudados por sus ocho brazos ultraflexibles y versátiles. Pero determinar cómo controlan exactamente los pulpos las ocho extremidades es un rompecabezas que los científicos todavía están tratando de resolver.

"Los brazos de pulpo son completamente únicos. En primer lugar, hay ocho de ellos, cada uno con más de 200 ventosas que pueden sentir, saborear y oler los alrededores. Y todo es movible. Las ventosas pueden agarrar y los brazos pueden torcerse de forma casi ilimitada de muchas maneras ", dijo la Dra. Tamar Gutnick, investigadora de pulpos que anteriormente trabajó en la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST). "Así que esto plantea un gran problema computacional para el cerebro y su sistema nervioso tiene que estar organizado de una manera realmente inusual para manejar toda esta información".

Los pulpos tienen un sistema nervioso extenso, con más de 500 millones de neuronas, similar en número al de un perro. Pero a diferencia de los perros y otros vertebrados, donde la mayoría de las neuronas se encuentran en el cerebro, más de dos tercios de las neuronas de los pulpos se encuentran dentro de sus brazos y cuerpo.

Con un sistema nervioso de construcción tan extraña, los científicos han sospechado durante mucho tiempo que los brazos de los pulpos pueden tener una mente propia y actuar de forma autónoma desde el cerebro central. La investigación ha demostrado que los brazos de los pulpos usan bucles reflejos para crear movimientos coordinados, y algunos pulpos pueden incluso distraer a los depredadores descartando extremidades que continúan moviéndose durante largos períodos de tiempo.

"Algunos científicos piensan en los pulpos como criaturas de nueve cerebros, con un cerebro central y ocho cerebros más pequeños en cada brazo", dijo el Dr. Gutnick. Pero su nueva investigación, publicada en Biología actual, sugiere que los brazos y el cerebro están más conectados de lo que se pensaba.

La Dra. Gutnick y sus colegas han demostrado que los pulpos son capaces de aprender a asociar la inserción de un solo brazo en un lado específico de un laberinto de dos opciones con recibir una recompensa de comida, incluso cuando ni la recompensa ni el brazo en el laberinto son visibles para el pulpo. Pero lo que es más importante, mientras que el proceso de aprendizaje tiene lugar en la parte central del cerebro, la información necesaria para que el cerebro elija el camino correcto solo es detectada por el brazo en el laberinto.

"Este estudio deja en claro que los brazos del pulpo no se comportan de forma totalmente independiente del cerebro centralizado, hay un flujo de información entre el sistema nervioso central y periférico", dijo el Dr. Gutnick. "En lugar de hablar de un pulpo con nueve cerebros, en realidad estamos hablando de un pulpo con un cerebro y ocho brazos muy inteligentes".

Los científicos probaron si los brazos individuales podían proporcionar al cerebro dos tipos diferentes de información sensorial: propiocepción (la capacidad de sentir dónde está una extremidad y cómo se mueve) e información táctil (la capacidad de sentir la textura).

Los humanos tenemos un fuerte sentido de propiocepción. Los receptores sensoriales ubicados dentro de la piel, las articulaciones y los músculos proporcionan retroalimentación al cerebro, que almacena y actualiza constantemente un mapa mental de nuestro cuerpo. La propiocepción nos permite caminar sin mirarnos los pies y tocarnos la nariz con un dedo con los ojos cerrados.

Pero aún no se ha probado si los pulpos tienen la misma habilidad.

En los experimentos que probaron la propiocepción, los pulpos tendían a usar movimientos "rectos", dirigidos al lado izquierdo o derecho del laberinto. En los experimentos que probaron la discriminación táctil, los pulpos optaron por utilizar movimientos de "búsqueda" más lentos. Crédito: Reproducido con permiso de Elsevier. Publicado originalmente el 10 de septiembre de 2020 por Biología actual en "Uso de información sensorial periférica para el control nervioso central del movimiento del brazo por Octopus vulgaris"

"No sabemos si un pulpo realmente sabe dónde está su brazo o qué está haciendo", dijo el Dr. Gutnick. "Así que nuestra primera pregunta fue: ¿puede el pulpo dirigir su brazo, basándose únicamente en sentir dónde estaba su brazo, sin poder verlo?"

Los investigadores crearon un laberinto opaco simple en forma de Y y entrenaron a seis pulpos mediterráneos comunes para asociar el camino derecho o izquierdo con una recompensa de comida.

En lugar de explorar lentamente la forma interna del laberinto, los pulpos utilizaron inmediatamente movimientos rápidos del brazo, empujando o desenredando su brazo directamente a través del tubo lateral hacia la caja de gol. Si empujaban su brazo hacia el área de gol derecha, podían recuperar la comida, pero si su brazo entraba en el área de gol equivocada, la comida era bloqueada por una red y los científicos eliminaban el laberinto.

Cinco de los seis pulpos finalmente aprendieron la dirección correcta para empujar o desenrollar su brazo a través del laberinto para obtener la comida.

"Esto nos muestra que los pulpos claramente tienen algún sentido de lo que está haciendo su brazo, porque aprenden a repetir la dirección del movimiento que resultó en una recompensa de comida", dijo el Dr. Gutnick. "Es poco probable que sea en la misma medida que los humanos con nuestros mapas mentales y las representaciones que tenemos de nuestro cuerpo en el cerebro, pero hay cierta sensación de auto-movimiento de los brazos que está disponible para el cerebro central".

Luego, el equipo exploró si los pulpos podían determinar el camino correcto cuando usaban un solo brazo para sentir la textura del laberinto.

Los investigadores presentaron a otros seis pulpos un laberinto en forma de Y donde un tubo lateral era áspero y el otro tubo lateral era liso. Para cada pulpo, elegir el lado áspero o el lado liso del laberinto condujo a una recompensa de comida.

Después de muchas pruebas, cinco de los seis pulpos pudieron navegar con éxito por el laberinto, independientemente de si la textura correcta estaba ubicada en el tubo lateral izquierdo o derecho, lo que demuestra que habían aprendido qué textura era la correcta para ellos. Esta vez, los pulpos optaron por un movimiento de búsqueda más lento dentro del laberinto, primero determinando la textura de un tubo lateral y luego decidiendo si continuar por ese tubo lateral o cambiar de lado.

Es importante destacar que el equipo descubrió que para ambos tipos de laberintos, una vez que los pulpos habían aprendido la asociación correcta, podían navegar con éxito por el laberinto usando brazos que no se habían usado antes. "Esto descarta aún más la idea de que cada brazo podría estar aprendiendo la tarea de forma independiente: el aprendizaje ocurre en el cerebro y luego la información está disponible para cada brazo".

Pero donde esta información se almacena dentro del cerebro, el Dr. Gutnick no está seguro, y es una pregunta que queda para experimentos futuros.

"El cerebro de los pulpos es tan diferente, en realidad sigue siendo una caja negra para nosotros", dijo. "Hay mucho más que aprender".


El sistema nervioso entérico: el segundo cerebro en su intestino

Algunos científicos se han referido al intestino humano como el "sistema nervioso entérico". El sistema nervioso entérico es ampliamente considerado como nuestro segundo cerebro. Consiste en una sofisticada red de 100 millones de neuronas fijadas en las paredes de nuestras entrañas.

Las bacterias en el intestino producen neuroquímicos como la serotonina que el segundo cerebro utiliza para controlar los procesos fisiológicos básicos y las funciones cognitivas. La serotonina es una sustancia química que influye en los procesos digestivos y los estados de ánimo. El segundo cerebro en nuestro intestino produce más del 90% de la sustancia química que existe en todo nuestro cuerpo.

Nuestro intestino es versátil en su capacidad de cooperar con el cerebro. Esta comprensión, junto con el conocimiento de nuestro cerebro y la capacidad de un jefe para regular los peligros externos, llevó a los investigadores a la conexión entre el intestino y el cerebro. El gastroenterólogo Emeran Mayer, MD, director del Centro de Neurobiología del Estrés de la Universidad de California en Los Ángeles, cree que, & quot; es casi impensable que el intestino no esté jugando un papel crítico en los estados mentales & quot.

La ENS y las Emociones

El sistema nervioso entérico podría ser responsable de los cambios de humor que experimentan las personas que experimentan problemas estomacales. Los investigadores pensaban anteriormente que la ansiedad y la depresión eran las culpables de problemas como el estreñimiento y la hinchazón. Sin embargo, los estudios han encontrado evidencia de un intercambio bidireccional en el que los problemas digestivos también pueden ser los culpables de indicar al sistema nervioso central que desencadene cambios de humor.


Hardware biológico y artificial

La mayoría de nosotros olvidamos que el cerebro humano y las redes neuronales artificiales de hoy se basan en conjuntos de materiales y elementos químicos completamente diferentes.

Los cerebros están hechos de células y los microchips están hechos de silicio y metal.

Si solo tiene células sumergidas en un medio iónico conductor, ¡la transmisión de señales eléctricas es difícil! Sin embargo, los cerebros biológicos evolucionaron para hacer precisamente eso. No tenían otra forma de enviar señales a larga distancia que hacerlo con pulsos. Hablamos mucho de esto aquí y aquí. Entonces, esa es realmente la razón por la que la biología usa redes neuronales de picos (señales de 1 bit, si se quiere). Si pudiera emitir señales con niveles continuos sin verse inundado por el ruido, ¡lo habría hecho! Porque ahorraría mucha energía.

En una frase: la biología tiene tubos fluidos blandos con fugas que se usan como cables, mientras que el silicio tiene cables de metal con un buen aislamiento. Y este es el meollo del problema y la principal diferencia de por qué un sistema ha evolucionado de esta manera.

Por otro lado, los circuitos eléctricos utilizados en las computadoras de hoy son todos digitales y multibits. También comenzamos con señales analógicas, solo los viejos cerebros biológicos (y nuestros ojos), porque una señal analógica tiene en teoría un número infinito de valores (símbolos) que puede transmitir. Pero luego todas las infinitas posibilidades se reducen a unas pocas debido al ruido fundamental electrónico, de la misma manera que el ruido eléctrico en el medio biológico lo obligó a convertirse en pulsos de 1 bit.

Si tiene 1 bit, ¿cómo puede usarlo para representar muchos valores? El tiempo entre pulsos en una neurona o un grupo de muchas neuronas de 1 bit puede representar conjuntos más grandes como en los circuitos digitales.

Verá: cuando tiene neuronas, su salida puede tener cualquier cantidad de bits que pueda pagar en su sistema: 1 bit si es necesario, o 4, 8 o 16 bits si puede. Y dado que muchas neuronas de 1 bit pueden representar números de bits más grandes, entonces efectivamente puede decidir:

¿Quieres más neuronas de 1 bit o menos neuronas de varios bits?

El saldo depende del medio tecnológico que utilice y de todos sus parámetros.

Recuerde que la retropropagación funciona mejor con muchos bits, ya que sus neuronas necesitan almacenar números cada vez más pequeños mientras se retropropaga en muchas capas. Hoy en día, podemos propagarnos hacia atrás con solo 8 a 9 bits por neurona (y otros 8 en común en un grupo de neuronas).

El aprendizaje, por supuesto, también se ve muy afectado por el medio a su disposición. En las redes neuronales artificiales, la señal puede viajar más lejos y con más inmunidad al ruido, por lo que varios bits y menos neuronas son el camino a seguir. El aprendizaje también puede utilizar estas propiedades para permitirse algoritmos como la propagación hacia atrás y una optimización más global en lugar de las reglas locales dominadas por señales de corto alcance en un medio con fugas.

Un cerebro biológico evolucionó durante millones de años cometiendo los mismos errores muchas veces y replicando soluciones en muchos lugares con muchas diferencias que son más producto de una búsqueda aleatoria que de un diseño inteligente (con esto me refiero a un diseño de sistema global anterior a la realización real) . jajaja.

¿Tenemos el mejor circuito digital que podamos tener? Siempre puede hacerse más pequeño. Un día, los transistores pueden tener solo unos pocos átomos, si encontramos formas de combatir el ruido térmico y la escala. Y están surgiendo nuevos materiales y nuevos dispositivos de silicio. Una cosa es segura: será difícil apartarse de la tecnología basada en silicio dada nuestra inversión durante los últimos 60 años. No tengo una esfera de cristal aquí, así que el tiempo lo dirá.

A menudo escuchamos esa comparación sobre las alas de los pájaros: cómo en biología tenemos alas batientes y en aviones no. La mayoría aquí se olvida de tener en cuenta las diferencias de tamaño y también de los materiales utilizados en ambos sistemas. Las alas pequeñas hechas de plumas son ligeras y fáciles de activar por los músculos, pero las alas grandes de metal no son fáciles de mover y el material puede no ser capaz de soportar las grandes fuerzas de movimiento debido a las propiedades del material. De hecho, estos dos son tan diferentes que casi no tiene sentido compararlos. Esto es realmente lo mismo en el caso de las neuronas y las sinapsis: su estructura y funcionamiento tienen sentido en un dominio, pero no necesariamente en otros.

las células y el silicio tienen sus propios caminos


La biología de la singularidad humana

Como seres humanos, tendemos a pensar en nosotros mismos como únicos en el orden creado de las cosas. Como cristianos, entendemos que hemos sido creados a imagen y semejanza de Dios, como aprendemos en Génesis 1:26. Pero, ¿qué significa esto realmente? Ciertamente, estar hecho a la imagen de Dios no se refiere a nuestra construcción física. Dios es espíritu y, por lo tanto, no tiene un cuerpo físico. Pero el plan de Dios desde el principio fue rescatarnos de nuestro pecado a través de la encarnación, Dios se hizo hombre. Jesús fue y es el Hijo de Dios, el Mesías, el Dios-Hombre. Por lo tanto, no es exagerado sugerir que nuestra constitución corporal está destinada a ser el hogar terrenal único de Jesús y Su Espíritu dentro de nosotros. Por lo tanto, sugiero que nuestra estructura biológica es única en el reino animal, ya que ningún otro animal está hecho a Su imagen.

Pero, ¿qué significa esto realmente? Voy a tomar prestado de varias fuentes, principalmente de Michael Denton Destino de la naturaleza , para discutir la singularidad biológica de los seres humanos. El Discovery Institute también está en proceso de producir una serie de películas basada en el trabajo de Denton, titulada Especies privilegiadas: cómo está diseñado el cosmos para la vida humana.

Podemos señalar numerosas habilidades cualitativas en la especie humana que no se encuentran en ningún otro lugar del reino animal. Discutiré estos en detalle a continuación, pero ahora proporcionaré una breve descripción general para abrirle el apetito.

Primero, discutiré nuestra inteligencia única. La capacidad de los seres humanos para tener pensamientos abstractos parece ser absolutamente única. Es difícil llegar a una ventaja selectiva en un sentido evolutivo para este tipo de pensamiento, entonces, ¿de dónde vino?

En segundo lugar, y relacionado con nuestra inteligencia, está nuestra capacidad lingüística única. La mayoría de los animales se comunican con su propia especie, pero ninguna otra especie, incluidos los primates, utiliza idioma. Como niños pequeños, acumulamos lenguaje simplemente estando cerca de él. Los chimpancés y los gorilas tienen que pasar por un minucioso ensayo y error y todavía no pueden comunicarse como lo hace un niño de tres años.

En tercer lugar, nuestra excelente visión nos permite utilizar nuestra inteligencia, lenguaje y otras capacidades para manipular nuestro entorno de manera precisa y ventajosa.

En cuarto lugar, nuestra excelente herramienta de manipulación, la mano, no tiene rival en otros primates. Tenemos tanto la fuerza como el control de la motricidad fina en nuestras manos, lo que nos permite combinar un agarre fuerte y movimientos delicados de los dedos que permiten una amplia gama de movimientos. Esto, combinado con nuestra postura erguida, brinda la capacidad de reestructurar nuestro entorno inmediato como ninguna otra especie puede hacerlo.

También somos una especie muy social que permite una rápida distribución de ideas para beneficio de todos. Y todos estos se combinan para permitirnos ser la única especie en usar y manipular el fuego, lo que aporta una gran cantidad de habilidades únicas.

Inteligencia humana y lenguaje

Como mencioné anteriormente, nuestra inteligencia nos separa de cualquier otra especie de primates. Nuestro cerebro es tres veces más grande que el de un chimpancé. Pero más allá de eso, la cantidad de neuronas y conexiones entre neuronas supera con creces a cualquier otro mamífero. Michael Denton cita que en cada milímetro cúbico de la corteza humana hay 100.000 células, unos 4 kilómetros de cableado axonal y 500 metros de dendritas, y alrededor de mil millones de conexiones de sinapsis entre neuronas. Tenemos 10 millones más de estas sinapsis que un cerebro de rata.

El tamaño y el alcance son una cosa, pero nuestras capacidades mentales son realmente únicas. Como se mencionó anteriormente, los humanos son capaces de pensamiento abstracto y conceptual. Ningún otro primate muestra signos de esta capacidad. Además, nuestro razonamiento matemático es completamente otro en comparación con otros animales. Puede sospechar que algunos animales pueden contar. Pero es una respuesta aprendida adjunta a la recompensa. Realmente no sospechamos que la rata / caballo / chimpancé sepa lo que están haciendo. Comparar el cálculo con simplemente contar plátanos no es una comparación en absoluto.

Cuando se detiene a considerar nuestro aprecio por las artes, no hay otro lugar adonde ir más que los humanos. James Trefil es un físico fascinado por la biología y la evolución. Pero al considerar las artes, dice: "No importa cuánto lo intente, no puedo pensar en una sola presión evolutiva que impulse la capacidad de los humanos para producir y disfrutar de la música y la danza. . . . Esto siempre me ha parecido un problema serio, quizás incluso un problema más serio que el que perciben la mayoría de mis colegas ”.

Cuando recurrimos al lenguaje, nuestra singularidad se informa aún más. Las plantas y los animales se comunican todos de una forma u otra, pero no mediante el lenguaje como se comunican los humanos. Comunicamos tanto información nueva como conceptos abstractos, algo que otras especies ni siquiera se acercan. Contamos con el equipo adecuado para producir y recibir lenguaje y habla. Y por equipo adecuado me refiero tanto a los procesos cerebrales como a las necesidades anatómicas para el habla real (por ejemplo, dientes, lengua, laringe, etc.). También existe una habilidad social que puede utilizar estos niveles superiores de comunicación.

Pero hemos escuchado que los chimpancés y los gorilas aprenden el lenguaje. Kanzi, un chimpancé bonobo, aprendió palabras e incluso el uso simbólico de un teclado. Kanzi también aprendió al escuchar el uso de nuevas palabras. Pero ahí es donde se detuvo.

Para citar a James Trefil nuevamente, “Si tomamos las afirmaciones que se están presentando para Kanzi al pie de la letra, ¿dónde estamos? Tenemos un miembro de la especie de primates más inteligente, un verdadero Shakespeare de animales no humanos, criado en condiciones especiales e inusuales, actuando al nivel de un niño humano de dos años y medio. Pero recuerde que en los humanos, el lenguaje real comienza justo después de esta edad. . . . Entonces tenemos que concluir que incluso en este caso óptimo, los animales que no sean humanos no pueden aprender el lenguaje humano real ".

La visión humana y la mano

Ahora me gustaría presentar dos características que podemos dar por sentadas fácilmente: nuestras manos y nuestros ojos.

Por lo general, no pensamos en nuestras manos como algo especial. Pero intente pensar en cualquier otra criatura que pueda hacer las muchas y diversas cosas que podemos hacer con nuestras manos. La pareja más cercana es la mano de un chimpancé. Pero
Las manos de los chimpancés son más grandes, más fuertes e incluso torpes. Cosas simples como usar los diez dedos para escribir, pelar una manzana o hacer un nudo están más allá de lo que los chimpancés pueden hacer.

La fuerza de nuestros dedos proviene de los músculos más grandes del antebrazo y el fino control de la manipulación proviene de los músculos mucho más pequeños de la mano. Nuestra capacidad para manipular nuestro entorno con nuestras manos es incomparable. Usando nuestra inteligencia, incluso ideamos herramientas adicionales para nuestras manos para extender aún más nuestro dominio del mundo que nos rodea. El uso pleno de nuestras manos proviene de nuestro andar erguido y bípedo, lo que permite a nuestras manos la libertad que no se encuentra en ningún otro mamífero.

En su libro Destino de la naturaleza Michael Denton pregunta sobre la mano humana “si alguna otra especie posee un órgano que se acerque a sus capacidades. La respuesta simplemente debe ser que ninguna otra especie posee un órgano manipulador que se acerque ni remotamente a la utilidad universal de la mano humana. Even in the field of robotics, nothing has been built which even remotely equals the all-around manipulative capacity of the hand.”

But in order to even use our hands well, we need exceptional vision to be able to detect all the little things our minds notice to manipulate. Given the physics of visible light and the dimensions and molecular process of detecting light in our eyes, the resolving power of the human eye is close to the optimum for a camera-type eye using biological cells and processes.

Some animals such as high-flying hawks and eagles detect motion from far greater distances that we can, and some organisms see much better in the dark than we do, but for all-around color vision, detail and resolution, our eyes seem to be the best there is. Combined with our highly interconnected brain, our upright gait for easily seeing straight ahead, a swiveling neck to see side to side, and our overall size, our eyes open the world to us as for no other species.

Developing science and technology, communicating to thousands and even millions through the written word, and simply exploring the world around us, are only possible through an integrated use of our unique intelligence, social structure and speech, hands and vision.

The Use of Fire

As I have explored the biology of human uniqueness, I have focused on some of our individual capacities such as our intelligence, speech, our marvelous hands, and our unique all-around color vision. I have used throughout, the wonderful book by Michael Denton, Nature’s Destiny. Now I’m looking at one of our key distinguishing characteristics which combine all of these. Humans are the only biological creatures that have mastered the use of fire. If you think for a minute, every other animal has nothing but fear when it comes to fire. We are also fearful of fire and the damage it can do, but we have also managed to harness it and use it.

There are a couple of obvious advantages for the use of fire. First it provides additional light after sundown that extends our activity into the evening. Second, fire provides additional warmth in the evening and allows us to venture into colder climates. Third, fire allows us to cook food, particularly meat which is a very significant source of fat calories and protein. Cooking our food certainly distinguishes us from any other creature and has allowed us to add the necessary energy to fully use that big brain of ours which is a major drain on our energy stores, even at night.

But beyond these, if we never harnessed the energy and power of fire, we would not have been able to develop tools involving metal. Using heat to forge ever more powerful hand tools and weapons revolutionized human culture. Without fire we could not have developed any form of chemistry and especially the use of electricity. Electricity has revolutionized human existence in the last 100 years. Fire is an influential and powerful tool indeed.

But how have we been able to do this? First, we need to take advantage of our intelligent capability for abstract thought and reasoning. As I said earlier, we too fear fire, but we need to be able to think about it and be curious enough to not only rationalize that we might be able to harness its power, but that it would also be useful. This ability to deduce the control and use of fire requires high-level reasoning.

Denton also points out that for a fire to be sustainable it needs to be at least 50 centimeters across (or about a foot and a half). To create a fire of this size we need our upright stance to walk the distance to gather the right amount and size of branches. That means that our upright stance, free arms, the manipulative tools of our hands, and our discerning vision work together to allow us to create a sustainable fire.

Therefore, the control and manipulation of fire requires a combined use of most of our unique biological capacities. Think about this the next time you sit around a campfire or grill your supper on a warm summer day. It’s part of what makes us human!

Human Anatomy and Genome

In this article I have been focusing on aspects of human biology that make us unique in the universe of living organisms. I discussed in some detail our unique intelligence, allowing us complex and abstract thought. We have a unique ability to communicate audibly and through a symbolic written word. These combine with our stereo vision and unique manipulative tool the hand, to allow us sole possession of the ability to use and manipulate fire. All of these capabilities are made possible by several unique aspects of our anatomy.

Humans have the largest brain of any primate species. Whales, dolphins, and elephants have larger brains, but size is not the main distinctive. Our human brain is structured like no other. If you were to open up just one cubic millimeter of our brain you would find over 100,000 cells with 4 kilometers of cell wiring and 1 billion connections between neurons. The structure and organization of our brain is definitely without parallel. Studies of our entire genome compared to chimpanzees indicate vast differences in non-coding sequences that influence the production of brain proteins. These changes are in the thousands.

In 1999, famous MIT linguist Noam Chomsky, reflected that “Thus, in the case of language, . . . (new research) is providing interesting grounds for taking seriously an idea that a few years ago would have seemed outlandish: that the language organ of the brain approaches a kind of optimal design, that it is in some interesting sense an optimal solution to the minimal design specifications the language organ must meet to be usable at all.” Without our unique brain structure, our language ability would not be forthcoming.

When comparing our skeletal structure to those of our supposed closest ancestors according to an evolutionary explanation, there are major changes that would have been needed to be accomplished in a relatively short time. Casey Luskin from the Discovery Institute does an admirable job digging into these differences and makes some sweeping conclusions. Numerous studies indicate that between the lineage of Australopithecus y Homo there would need to be significant changes in shoulders, rib cage, spine, pelvis, hip, legs, arms, hands and feet. But of these major transitions, the fossil record is silent.

Luskin also refers to a study by Durrett and Schmidt in 2007 that estimates that a single-nucleotide mutation in a primate species would take 6 million years to become fixed. But what is needed are multiple mutations in multiple segments of the skeletal system and in the physiology of the brain. Homo sapiens are far more unique than many have suspected. The more we learn, the more unique we become.

Since humans are created in the image of God, we expect human biological uniqueness. Even more significantly, bearing His image indicates an affinity for humans by the Creator we cannot fully comprehend.

1. Michael Denton, Nature’s Destiny: How the Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe (New York: The Free Press, 1998).

Artículos Relacionados

January 1, 2006 In December a decision by U.S. District Judge John Jones in Dover, Pennsylvania once again put the topic of intelligent design in the news. He ruled that&hellip

El Dr. Bohlin, como científico cristiano, observa la oposición injustificada al diseño inteligente y ve a un grupo de neodarwinistas que luchan por mantener la ortodoxia de su posición como el & hellip.

Where did we come from? Heather Zeiger uses Stephen Meyer's book Signature in the Cell to logically show that the best answer is an intelligent cause&mdashGod&mdashrather than natural causes. Where&hellip

Dr. Ray Bohlin explains how the Discovery Institute's book "Science and Human Origins" reveals why evolutionary theory cannot account for human origins. Just What Needs to be Accomplished From Ape-like&hellip

Dr. Ray Bohlin

Raymond G. Bohlin es vicepresidente de Vision Outreach en Probe Ministries. Se graduó de la Universidad de Illinois (licenciatura en zoología), la Universidad Estatal del Norte de Texas (maestría en genética de poblaciones) y la Universidad de Texas en Dallas (maestría, doctorado en biología molecular). Es el coautor del libro. Los límites naturales del cambio biológico, se desempeñó como editor general de Creación, evolución y ciencia moderna, coautor de Preguntas básicas sobre genética, investigación de células madre y clonación (Serie BioBasics)y ha publicado numerosos artículos en revistas. El Dr. Bohlin fue nombrado Investigador del Centro para la Renovación de la Ciencia y la Cultura del Discovery Institute en 1997, 2000 y 2012.

¿Qué es Probe?

Probe Ministries es un ministerio sin fines de lucro cuya misión es ayudar a la iglesia a renovar las mentes de los creyentes con una cosmovisión cristiana y equipar a la iglesia para comprometer al mundo con Cristo. Probe cumple esta misión a través de nuestras conferencias Mind Games para jóvenes y adultos, nuestro programa de radio diario de 3 minutos y nuestro extenso sitio web en www.probe.org.

Puede obtener más información sobre los materiales y el ministerio de Probe comunicándose con nosotros en:


How Many Cells Are In Your Body?

A simple question deserves a simple answer. How many cells are in your body? Unfortunately, your cells can't fill out census forms, so they can't tell you themselves.

A simple question deserves a simple answer. How many cells are in your body?

Unfortunately, your cells can’t fill out census forms, so they can’t tell you themselves. And while it’s easy enough to look through a microscope and count off certain types of cells, this method isn’t practical either. Some types of cells are easy to spot, while others–such as tangled neurons–weave themselves up into obscurity. Even if you could count ten cells each second, it would take you tens of thousands of years to finish counting. Plus, there would be certain logistical problems you’d encounter along the way to counting all the cells in your body–for example, chopping your own body up into tiny patches for microscopic viewing.

For now, the best we can hope for is a study published recenty in Annals of Human Biology, entitled, with admirable clarity, “An Estimation of the Number of Cells in the Human Body.”

The authors–a team of scientists from Italy, Greece, and Spain–admit that they’re hardly the first people to tackle this question. They looked back over scientific journals and books from the past couple centuries and found many estimates. But those estimates sprawled over a huge range, from 5 billion to 200 million trillion cells. And practically none of scientists who offered those numbers provided an explanation for how they came up with them. Clearly, this is a subject ripe for research.

If scientists can’t count all the cells in a human body, how can they estimate it? The mean weight of a cell is 1 nanogram. For an adult man weighing 70 kilograms, simple arithmetic would lead us to conclude that that man has 70 trillion cells.

On the other hand, it’s also possible to do this calculation based on the volume of cells. The mean volume of a mammal cell is estimated to be 4 billionths of a cubic centimeter. (To get a sense of that size, check out The Scale of the Universe.) Based on an adult man’s typical volume, you might conclude that the human body contains 15 trillion cells.

So if you pick volume or weight, you get drastically different numbers. Making matters worse, our bodies are not packed with cells in a uniform way, like a jar full of jellybeans. Cells come in different sizes, and they grow in different densities. Look at a beaker of blood, for example, and you’ll find that the red blood cells are packed tight. If you used their density to estimate the cells in a human body, you’d come to a staggering 724 trillion cells. Skin cells, on the other hand, are so sparse that they’d give you a paltry estimate of 35 billion cells.

So the author of the new paper set out to estimate the number of cells in the body the hard way, breaking it down by organs and cell types. (They didn’t try counting up all the microbes that also call our body home, sticking only to human cells.) They’ve scoured the scientific literature for details on the volume and density of cells in gallbladders, knee joints, intestines, bone marrow, and many other tissues. They then came up with estimates for the total number of each kind of cell. They estimate, for example, that we have 50 billion fat cells and 2 billion heart muscle cells.

Adding up all their numbers, the scientists came up with … drumroll … 37.2 trillion cells.

This is not a final number, but it’s a very good start. While it’s true that people may vary in size–and thus vary in their number of cells–adult humans don’t vary by orders of magnitude except in the movies. The scientists declare with great confidence that the common estimate of a trillion cells in the human body is wrong. But they see their estimate as an opportunity for a collaboration–perhaps through an online database assembled by many experts on many different body parts–to zero in on a better estimate.

Curiosity is justification enough to ponder how many cells the human body contains, but there can also be scientific benefits to pinning down the number too. Scientists are learning about the human body by building sophisticated computer models of lungs and hearts and other organs. If these models have ten times too many cells as real organs do, their results may veer wildly off the mark.

The number of cells in an organ also has bearing on some medical conditions. The authors of the new study find that a healthy liver has 240 billion cells in it, for example, but some studies on cirrhosis have found the disease organ have as few as 172 billion.

Perhaps most importantly, the very fact that some 34 trillion cells can cooperate for decades, giving rise to a single human body instead of a chaotic war of selfish microbes, is amazing. The evolution of even a basic level of multicellularity is remarkable enough. But our ancestors went way beyond a simple sponge-like anatomy, evolving a vast collective made of many different types. To understand that collective on a deep level, we need to know how big it really is.


Wiener (1932) was the first to examine the genetic basis of arm folding by comparing parents and offspring, with the following results:

Each of the three kinds of matings has about the same proportion of R and L offspring, so Weiner (1932) concluded that there is no genetic basis for arm folding preference. If the myth were true, two L parents could not have an R child, but close to half of the children of LxL matings are R. For some reason, people kept doing family studies of arm folding, so that Reiss and Reiss (1998) were able to summarize the numbers from 12 studies:

There is some association between parents and offspring, in that R x R parents have a higher proportion of R offspring than do L x L parents. All studies have found many R offspring of L x L parents and L offspring of R x R parents, so even if there is some genetic influence on arm folding, it is not a simple one-locus, two-allele genetic trait.


Severed Octopus Arms Have a Mind of Their Own

Octopuses are renowned for their smarts (they can open jars!), and most of their 130 million IQ-raising neurons are located not in their brains but along their eight tentacles. Researchers think this allows octopuses to become the ultimate multi-taskers, Katherine Harmon, who’s got a book on octopi coming out soon, writes at Científico americano, since each of their arms can busily work away at some pesky mollusk shell or feel around in some new corner of habitat, nearly independent of the brain.

Contenido relacionado

And these arms can continue reacting to stimuli even after they are no longer connected to the main brain in fact, they remain responsive even after the octopus has been euthanized and the arms severed.

In one experiment, researchers chopped off euthanized octopuses’ tentacles, chilled them in water for an hour, and then still managed to get a split-second response when they probed the severed limbs. Other research found that, when encountering a piece of food, a severed limb will snatch it up and try to move it in the direction of a phantom octopus mouth.

If an octopus’ arm is cut off without the poor guy being euthanized, it’s no sweat for the cephalopod. While cut-off limbs do not regrow a new octopus, à la starfish, the octopus can regenerate tentacles with a far superior quality than, say, a lizard’s oftentimes gimpy replacement tail, Harmon writes.

To do this, octopus use a protein called protein acetylcholinesterase, or AChE. Humans have this protein, too, but our store of the molecule is much less active than an octopus’. Harmon describes what happens when an octopus loses its leg:

Within three days, some cascade of chemical signals cued the formation of a “knob,” covered with undifferentiated cells, where the cut had been made. And further molecular signals were responsible for the “hook-like structure” that was visible at the end of the arm in the second week. Around that time, a mass of stem cells and a hefty amount of blood vessels have arrived at the site. Yet by day 28, these features disappeared. And for the next hundred days or so, the arm tip grew back in to resemble the original one.

AChE rose, peaked and dipped throughout this process, conducting a regrowth orchestra of tissues, nerves and structures until the arm was good as new. The ultimate hope, of course, is to harness the AChE trick for human limb regeneration, although that’s still a distant vision. On the other hand, we probably don’t want to start implanting neurons in our arms: imagine a severed human hand crawling across the floor, creating a real-life Addams Family moment.


Ver el vídeo: CUANTAS NEURONAS TIENE EL CEREBRO HUMANO? (Agosto 2022).