Sunday, November 28, 2010

BRAIN HUMAN CONNECTOME






Transhumanists have long hypothesized the possibility of living forever scanning million brain’ slices, images later emptied into supercomputers connected to artificial bodies enabling us to live with minor variations, forever. A first step in this direction was the construction of the first connectome (1970-80: map of 7000 structural-functional connections, related to 300 neurons), of the nematode C. Elegans. Now in some centers in the world has begun the mammoth task of building the human connectome (100 billion neurons). In the Howard Hughes Medical Institute, Sebastian Seung (Computational Neuroscience), gives the first steps in this direction, creating the first functional hypotheses, the first software and helping to build the first fully automated machines to analyze human brain data.Seung has a huge amount of pictures of neurons, dendrites and synapses including rising color 3D images.

Since the manual analysis is slow, Seung commitment is to build machines capable to see. He employs : 1) serial block face scanning electron microscopy (SBF-SEM) for 3D images. 2) automated ultramicrotome (ATLUM). 3) In the construction of 3D brain images, segmental boundaries cause recognition problems to machines. Seung think machines must solve this problem by themselves with the help of new softwares that will train them. To this end, Viren Jain and Srini Turaga have developed the Maximin Affinity Learning of Image Segmentation (Malis) and the Boundary Learning by Optimization with Topological Constraints (BLOTC), which reproduces the precise locations of the limits, removing topological errors. 4) Omni software will replaces the human eye to analyze convolutional networks. 5) To identify interneuronal connections with great accuracy Seung has resorted to marking genetic methods. Ian Wickersham who works with him, uses recombinant forms of rabies virus that jump between synapses produces a strong bright thanks to the use of fluorescent proteins, revealing even the finest axons.

As connectomics is not static and is constantly evolving (as in adolescence),being destroyed and rebuilt, Seung postulate 3 hypotheses: 1) We are not our genome. We are our connectome, the real location of our consciousness 2) In the future it will be possible to cure mental disease by destruction or addition of new neural connections 3) If we could cryogenically preserve our brains it might be possible to rebuild and improve our brain in the future.

CONECTOMA CEREBRAL

Hace tiempo que los transhumanistas hipotetizaron la posibilidad de vivir eternamente scaneando millones de slices, de nuestro cerebro, trasladando las imágenes a supercomputadoras de donde serian vaciadas a cuerpos artificiales permitiéndonos vivir siendo los mismos con pequeñas variantes, por los siglos de los siglos. Un primer paso en ese sentido fue la construcción del primer conectoma (1970-80: mapa de 7000 conexiones estructurales-funcionales, asociadas a 300 neuronas), del nematodo C. Elegans. Ahora en algunos centros del mundo se ha iniciado la colosal tarea de construir el conectoma humano (100 billones de neuronas). En el Howard Hughes Medical Institute, Sebastian Seung/Computational Neuroscience, dá los primeros pasos en este sentido, creando las primeras hipótesis funcionales, los primeros softwares y ayudando a construir las primeras maquinas totalmente automatizadas que analizaran los datos obtenidos.

Seung dispone de una colosal cantidad de fotos de neuronas, dentritas y sinapsis incluyendo crecientes construcciones en 3D. Dado que el análisis manual es lento, Seung apuesta por la construcción de maquinas que vean, prescindiendo de humanos. Por lo pronto se ayuda con: 1) el serial block face scanning electron microscopy (SBF-SEM), para ver en 3D. Gatan. 2) El ultramicrótomo automatizado (ATLUM). 3) En tanto la construcción de imágenes tridimensionales cerebrales segmentarias ocasiona problemas de reconocimiento a las maquinas está construyendo softwares para que ellas mismas resuelvan este problema, mediante entrenamientos simulados. A tal fin, Viren Jain y Srini Turaga han desarrollado el Maximin Affinity Learning of Image Segmentation (MALIS) y el Boundary Learning by Optimization with Topological Constraints (BLOTC), que reproducen las localizaciones precisas de los limites, eliminando errores topológicos. 4) El software Omni reemplazará al ojo humano para analizar redes convolucionales. 5)Para identificar con gran exactitud conexiones interneuronales Seung ha recurrido al marcado mediante métodos genéticos. Ian Wickersham que trabaja con él, emplea formas recombinantes del virus de la rabia el mismo que al saltar entre sinapsis produce un marcado brillante merced al empleo de proteínas fluorescentes, descubriendo aun los axones mas finos.
En tanto el conectoma no es estático, evoluciona constantemente (como en la adolescencia), se destruye y reconstruye Seung postula 3 hipótesis :1) No somos muestro genoma. Somos nuestro conectoma, verdadera estructura de nuestra conciencia 2) En el futuro será posible curar enfermedades mentales mediante destrucción o adición de nuevas conexiones neurales 3) Si al morir pudiésemos preservar nuestros cerebros criogénicamente, podría ser posible reconstruirlos y mejorarlos en el futuro.

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