Sunday, June 23, 2013

MIND UPLOAD: FIRST STEP?



Despite the skepticism of many scientists, transhumanists, hypothesized decades ago the possibility of a Mind Upload (whole brain emulation, mind transfer): copy the conscious mind of a human brain and transfer it to a non-biological substrate by scanning and mapping. The recipient computer would lodge a simulation replica of the original brain. The transferred mind can connect or live inside a computer or replace the brain of another biological body, extending the life. To this end, transhumanists (Sandberg, Bostrom and others) proposed:

a) Develop supercomputers, in the order of thousands of petaflops, able to make copies that think faster than a human, without necessarily being smarter. Simulate 86 billion neurons, other similar number of glial cells and 10,000 synapses per neuron, is not an easy task. The supercomputer installed in Juqueen (Germany), associated to the projects : Human Brain Project (HBP) and Whole Human Brain 3D Mapped (Big Brain), has just 6 petaflops. Consider that the processing power to emulate a human brain is doubling every year (Moore's Law). Just for 2021, the world will have supercomputers that will exceed the 1000 petaflops and:

b) Scan and accurately map the human brain. Although the transhumanist persue of immortality was not the reason for creating the Big Brain atlas (redefine brain neuroanatomical traditional maps), highlight similarities between transhumanists visions to develop a Mind Upload and the first steps of Big Brain: mapping and scanning of living or dead persons. Whole Human Brain 3D Mapped (Big Brain), is the digital 3-D reconstruction of a human brain with a spatial resolution of 20 microns, allowing us to move from macroanatomic to another microscopic perspective, almost at cellular level. The postmortem human brain of a woman of 65, was scanned with MRI before being embedded in paraffin and then cut with a microtome in 7400 sections of 2 mm thick. Technicians took a picture to each previously paraffin-embedded block as a reference to potential distortions. Sections were stained to visualize cell bodies and then scanned. Finally, the sections were aligned using section-section records, taking as references initial sections images and MRI blocks, being difficult to reconstruct histological sections and align them with their neighboring counterparts. As 20 micron thickness cuts preserved in paraffin are imperfect, transhumanists postulate the use of cryoultramicrotomes to make finer cuts, avoiding structural damage, capturing the structure of neurons and interconnections. Also, the use of immunohistochemical staining, confocal functional laser and mapping 3D brain activity with the help of magnetoncephalography and MRI (fMRI).

Big Brain, a project led for 10 years by Katrin Amunts (H. Heine University Dusseldorf, Germany) and colleagues is a free online public disposition, reference atlas of brain anatomy at microscopic level, of 10-trillion bytes, enabling the integration of multimodal data mapped within realistic standard anatomical space. From this neuroanatomical atlas it is possible extract microscopic data for modeling, simulating and testing hypotheses of spatial or genetic patterns.

PRIMER PASO de una EMULACIÓN CEREBRAL TOTAL?

A pesar del escepticismo de muchos científicos, los transhumanistas, hipotetizaron hace varias décadas la posibilidad de realizar un Mind Upload (whole brain emulation, mind transfer) : copiar la mente consciente de un cerebro humano y transferirla a un substrato no biologico, mediante escaneo y mapeo. El ordenador recipìente dispondría de una simulacion, copia fiel del cerebro original, pudiendo la mente transferida conectarse o vivir dentro de un ordenador o, reemplazar al cerebro de otro cuerpo biológico, extendiendo la vida. A tal fin, los transhumanistas (Sandberg, Bostrom y otros), propusieron:

a)Desarrollar supercomputadoras, del orden de miles de petaflops, capaces de hacer que las copias pensasen mas rápido que un humano, sin necesariamente ser mas inteligentes. Simular 86 billones de neuronas, otro tanto de celulas gliales y 10,000 sinapsis por neurona, no es tarea facil. El computador instalado en Juqueen (Alemania), asociado a los proyectos Human Brain Project (HBP) y Whole Human Brain Mapped 3D (Big Brain), apenas dispone de 6 petaflops. Hay que considerar sin embargo, que el poder de procesamiento para emular un cerebro humano, se duplica cada año (Ley de Moore). Recien para el 2021, el mundo dispondrá de computadoras que excederan los 1000 petaflops y:

b) Escanear y mapear fielmente el cerebro humano. Aunque perseguir la inmortalidad transhumanista no fue el motivo para crear el atlas Big Brain (redefinir mapas neuroanatomicos cerebrales tradicionales), resaltan las similaridades entre las visiones de los transhumanistas para elaborar un Mind Upload y los primeros pasos de Big Brain: mapeo y scaneo de cerebros de personas vivas o muertas. El Whole Human Brain Mapped 3D (Big Brain), es la reconstruccion digital 3-D del cerebro humano con una resolución espacial de 20 micrones, permitiendo pasar de la perspectiva macroanatomica a otra microscópica, casi a nivel celular. Para ello el cerebro humano postmorten de una mujer de 65 años, fue escaneado con resonancia magnetica, antes de ser embebido en parafina y luego cortado con un micrótomo en 7400 secciones de 2mm de grosor. A cada bloque embebido en parafina le tomaron previamente una imagen como referencia ante posibles distorsiones. Las secciones fueron teñidas para visibilizar cuerpos neuronales y luego escaneadas. Finalmente, las secciones fueron alineadas usando registros seccion-seccion tomando como referencias, las imagenes iniciales de los bloques y de MRI, siendo difícil reconstruir las secciones histológicas y alinearlas con sus contrapartes vecinas. Dado que los cortes preservados en parafina de 20 micrometros de grosor son imperfectos, los transhumanistas postulan cortes mas finos con crioultramicrotomos, para no dañar estructura, capturando la estructura de neuronas e interconexiones. Asimismo, el empleo de tinciones inmunohistoquimicas, laser confocal funcional y creación de mapas 3D de actividad cerebral, con ayuda de magnetoncepalografia y resonancia magnetica funcional (fMRI).

Big Brain, un proyecto liderado durante 10 años por Katrin Amunts (H. Heine University Dusseldorf, Germany) y colaboradores es un atlas de referencia de anatomía cerebral a nivel microscópico de 10 trillones de bytes, que permiten la integración mapeada de datos multimodales dentro de espacios estandar anatomicos realísticos. De libre disposicion publica online, el atlas da una visión neuroanatomica del cerebro humano, capaz de extraer datos microscopicos para modelar, simular y testar hipótesis de organización espacial o de patrones genéticos.

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