¿Cuántas neuronas (o cuántas conexiones) se necesitan para recrear una imagen en nuestra mente?

Considere que las personas que sufren de inicio temprano o ceguera congénita tienen actividad en las áreas que normalmente asociaríamos con ver. Cuando los sujetos ciegos tempranos tienen estimulada su corteza visual, sienten una sensación táctil en lugar de ver destellos o fosfenos (parches que brillan intensamente) cuando los sujetos ciegos o con ceguera tardía experimentan.

“… niveles similares de TMS evocan la experiencia visual de los fosfenos cuando se aplican sobre la corteza occipital en algunas personas con ceguera congénita, aquellos que son ciegos pero conservan algo de sensibilidad a la luz o al movimiento, y sujetos videntes (Gothe et al., 2002). Sin embargo, TMS a occipital la corteza no produce fosfenos en la mayoría de los sujetos ciegos tempranos que no tienen una función visual previa – Actividad de la corteza visual en personas ciegas tempranas y tardías

Este fenómeno, donde las regiones del cerebro que se piensa que están asociadas con una modalidad sensorial llegan a ser utilizadas por otras (conocida como plasticidad modal cruzada), nos dice que las neuronas o los sistemas nerviosos, en sí mismos, no son necesariamente suficientes para producir una Calidad fenomenal particular de la experiencia.

Menciono esto a modo de introducción para abordar la segunda parte de la pregunta, que pregunta “cómo las señales en las neuronas pueden crear pensamientos e imágenes, etc.”.

Es demasiado fácil, y abrumadoramente popular, pensar que nuestra experiencia consciente es comparable a la experiencia que tenemos con el uso de computadoras. Vemos la imagen en la pantalla y entendemos que está compuesta de píxeles iluminados, y podemos imaginar algo así como una matriz de “píxeles” neuronales o códigos para el dibujo de la pantalla vectorial. Para entender por qué esto es falso, recomendaría este documento, El problema (s) de enlace neuronal, que describe cuatro aspectos diferentes de la relación entre la ontología de la percepción y los datos neurocientíficos, uno de los cuales se considera todavía un problema intratable. El autor escribe:

“Ahora hay evidencia biológica y de comportamiento abrumadora de que el cerebro no contiene una representación de campo visual estable, de alta resolución, de una escena visual, aunque eso es lo que experimentamos subjetivamente (Martínez-Conde et al. 2008). La estructura de la el sistema visual de primates se ha mapeado en detalle (Kaas y Collins 2003) y no hay área que pueda codificar esta información detallada. La experiencia subjetiva es, por lo tanto, inconsistente con los circuitos neuronales “.

En otras palabras, mientras que la idea de que hay una pantalla dentro de nuestro cerebro mostrando películas es obviamente falsa, incluso la idea más sofisticada de que existe un área de nuestro cerebro que corresponde a los datos de la pantalla sin una pantalla literal también es falsa. Esta debe ser una revelación bastante impactante, sin embargo, piense en las implicaciones de cómo tendría que funcionar para otros sentidos. Para recordar el aroma de las galletas con chispas de chocolate caliente, por ejemplo, se requeriría que haya alguna señal codificada dentro del bulbo olfativo y en cualquier otra parte del cerebro que sea isomorfa a las moléculas de los eventos de detección de moléculas o de galleta.

Aunque intuitivamente buscamos una copia digital o analógica de los patrones ópticos que se representan neurológicamente, es menos intuitivo pensar en cómo una estructura tridimensional de partículas de galleta o una función metabólica de cuatro dimensiones podría analizarse o representarse como una experiencia de olor o sabor. En lugar de un conjunto de datos de señales que se pueden descodificar como píxeles o líneas que parecen visualmente evidentes, tendríamos que tener una especie de cocina neuronal, que reproduzca copias de las sustancias olidas originalmente.

Piense en cómo se representa la geometría mediante un código binario-digital en una computadora. Vemos una línea gráfica dibujada en la pantalla de la computadora, pero sabemos que no hay una línea dibujada dentro de la CPU, solo varios interruptores microelectrónicos que están figurativamente “alineados” o que ni siquiera están alineados, sino que los utiliza un programador para generar una secuencia de repetición. Funciones que se convierten en bits “alineados” cuando son procesados ​​por la tarjeta de video. Los bits no son reales. No hay unos y ceros literalmente dentro de una computadora, y nada que se represente gráficamente.

Este es un gran problema para la metáfora de GUI para la conciencia, porque la interfaz de video de nuestras computadoras solo es útil para los usuarios humanos, no para la computadora en sí. La CPU no necesita dibujar un triángulo en ningún lugar para trabajar con “figuras” matemáticas que consideramos triangulares. Son relaciones puramente digitales. Si el cerebro utilizara un sistema de este tipo, sería redundante que los datos se recibieran, luego se codificaran como un formato fenoménico inexplicable, y luego se decodificaran como una experiencia fenomenal, para obtener los mismos datos que estaban allí. primer lugar. Sería como escribir un programa que simulara una cámara dentro de la CPU y luego una audiencia para esa cámara. No hay una explicación plausible de por qué una computadora haría o podría usar un fenómeno no computacional como imágenes o sonido solo para codificar un conjunto perfectamente comprensible de datos neuronales cuantitativos.

Preguntar cuántas neuronas se necesitan para recordar una imagen puede ser una pregunta que supone demasiado. Es como preguntar cuántos coches tienen que estar en el estacionamiento de un estadio para que haya un juego de fútbol. Tan larga como esta respuesta es, solo he arañado la superficie de los problemas con los que nos encontramos cuando intentamos descifrar la conciencia como un proceso físico en el cerebro. Hay plancton con ojos que están formados por dos células que no tienen cerebro … ¿Ven algo, y es una “imagen”? Hay investigadores como Bruce Greyson, que estudian ECM y OBE, la reencarnación y otros casos exóticos en los que parece haber experiencias conscientes que trascienden el cuerpo por completo. No tenemos que perder nuestra postura escéptica para entender que la ontología de la percepción no es tan simple como parece. Por defecto, damos por sentada nuestra experiencia consciente, por lo que se necesita mucha práctica para realmente comenzar a imaginar cómo podría funcionar la física sin conciencia, y aún más imaginación pensar cómo o por qué una física tan inconsciente desarrollaría la percepción.

Esto es como preguntar “¿cuántos transistores se necesitan para ejecutar Microsoft Word”?

En una computadora, casi todos los transistores se utilizan todo el tiempo en todos los aspectos de la ejecución de un programa, con diferentes transistores especializados para diferentes roles. Algo similar está sucediendo en el cerebro.

En una computadora, los transistores están especializados para roles como aritmética vs. transferencia de datos. En el cerebro, la especialización es por región del cerebro, con roles que son funciones sensoriales y motoras (visión, audición, movimiento físico) y ciertos comportamientos (habla, reconocimiento facial, coordinación motora, memoria episódica).

Hay alrededor de 30 mil millones de neuronas en la corteza cerebral, y probablemente la mitad de ellas están involucradas en evocar imágenes mentales, o 15 mil millones de neuronas.

Las regiones cerebrales específicamente dedicadas al procesamiento visual comprenden de 1 a 8 mil millones de neuronas, según la cantidad que cuentes. Sería difícil decir qué número mínimo se requiere para una visualización en particular.

Cuando las personas sufren un derrame cerebral en un lado del cerebro, pierden la capacidad de imaginar elementos visuales en ese lado. Un individuo famoso no podía recordar un lado de una plaza europea familiar, pero si se imaginaba dando la vuelta y mirando hacia el otro lado, podía visualizar y recordar el otro lado.

Vea el enlace de la respuesta a continuación para obtener más información sobre la mecánica neuronal de cómo el cerebro construye imágenes visuales (por lo que se entiende, lo que aún no es mucho).

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Esta es una pregunta muy difícil de responder, ya que ni siquiera podría lograr que los neurocientíficos estén de acuerdo en cuántas áreas del cerebro están involucradas, y mucho menos cómo debe definir o medir las imágenes visuales.

Honestamente, ni siquiera estoy seguro de poder dar una estimación razonable en un orden de magnitud. Pero, como estimación aproximada, es probable que sea del orden de 10 o 100 millones de neuronas.

100,000,000s de neuronas.

Algunas cifras muy sucias en la parte de atrás del sobre (todas compatibles con Google):
El cerebro humano probablemente tiene alrededor de 100 mil millones de neuronas. Tal vez una quinta parte de ellos se encuentren en la corteza cerebral, y alrededor de un tercio de la corteza es la corteza visual. Las cortezas visuales de orden superior están casi seguramente involucradas en las imágenes visuales, e incluso si asignas solo 1/100 de la corteza visual que aún serían 70 millones de neuronas o menos. Pero eso podría fácilmente ser desactivado por un orden de magnitud en cualquier dirección.

¿Y cuántas conexiones? Bueno, las neuronas piramidales corticales reciben fácilmente 1.000 o incluso 10.000 entradas sinápticas cada una , eso es una gran cantidad de conexiones.

En realidad, el cerebro es un sistema altamente interconectado y distribuido, y las funciones de orden superior (como las imágenes visuales mentales) tienden a interactuar con muchas partes del cerebro, no solo con un área aislada o un conjunto de neuronas. Por lo tanto, es difícil responder a la pregunta sin una definición más estricta del comportamiento en cuestión y una definición de lo que significa que una neurona sea necesaria para el comportamiento.

Esto no se entiende completamente, pero tampoco está sin estudiar. Hay muchos estudios relevantes que utilizan la RMF en humanos para estudiar los correlatos neuronales de las imágenes visuales mentales. Por ejemplo, echa un vistazo a esta revisión altamente citada sobre el tema:
Fundamentos neurales de la imaginería.
Nat Rev Neurosci. Septiembre de 2001; 2 (9): 635-42.

Fundamentos neurales de la imaginería.

Kosslyn SM 1, Ganis G , Thompson WL .

y muchos otros…

Todas las partes que usas para ver normalmente, bastante.

La mayoría de los sistemas en el cerebro parecen ser bidireccionales. Cuando imaginas algo, solo estás regenerando la imagen almacenada de nuevo por la vía visual.

El truco es cuando se trata de detalles finos que cambian en los objetos dependiendo de su estado o uso. Su cerebro es bastante bueno para regenerar imágenes de detalles finos de (digamos) usted mismo acostado en la cama leyendo la pantalla de su teléfono celular. Puede hacer esto con tanto detalle como en la vida real, pero lo que no puede hacer es recordar constantemente los detalles cambiantes, como lo que realmente está en la pantalla. O lo que hay en un libro.

Por eso es casi imposible leer en un sueño; La primera vez que sus ojos golpeen la página, puede tener sentido, pero mire hacia otro lado y hacia atrás, y los párrafos pueden estar en el mismo lugar, pero las letras en las palabras serán todas al azar y mezcladas.

¡Pero! Sigue utilizando el mismo sistema, por lo que aún obtienes una imagen de alta resolución.

La razón por la que las imágenes son borrosas e indistintas cuando las imagina con los ojos abiertos es que la señal de entrada está anulando la imagen que intenta conjurar.

(Fuente: Mi propio sueño lúcido, que es poco frecuente, pero alucinante es increíble cuando sucede.
Además, echa un vistazo a Image and Brain (Kosslyn, 1994) para un análisis detallado … aunque es bastante evidente una vez que miras cómo está organizada la corteza visual y sus mecanismos de retroalimentación, o cómo el sistema auditivo genera cosas similares, especialmente cuando la audición está dañada).

(A2A)

La pregunta no puede ser contestada definitivamente porque no está bien definida. La respuesta es probablemente: mucho menos de lo que piensa, y de una manera mucho más compleja que es bastante única y propia para cada individuo.

El cerebro no es una máquina como una grabadora de video, y no hay “representaciones de imagen” puras y separadas en el cerebro, como una serie de píxeles. Es improbable que un “cerebro”, una máquina que lea el cerebro y genere una visualización externa de los contenidos de la imagen, sea de forma remota.

En cambio, las memorias son multimodales, integrando cierto grado de sensación, movimiento, propiocepción y otras características. Una palabra para esto es sinestesia . Además, los recuerdos se “confeccionan a medida” según sea necesario, en función de otras estructuras y esquemas. Las palabras populares para este proceso incluyen visualización e imaginación . Es probable que haya una gran cantidad de superposición entre las estructuras asociadas con imágenes “diferentes”, con conjuntos de neuronas que representan múltiples imágenes. Esto confunde cualquier tipo de estimación cuantitativa de neuronas por imagen.

Puede haber algunas partes de la memoria visual que son como mapas espaciales, pero estas serían un mapa directo, no algo con un código intermedio. El proceso de la memoria se bloquea a través de la amígdala y el hipotálamo de acuerdo con la prominencia emocional y la información del sentido del cuerpo, incluido lo que podríamos llamar emociones y las señales de sentimiento “viscerales” desde fuera del cerebro.

Además de lo anterior, es probable que el proceso varíe bastante entre individuos, y existe una gran variación en la capacidad de memorizar y recuperar imágenes.

Eso puede variar según el individuo. No tenemos un método actual para “contar” cuántas neuronas tomaría. Tres son 100 BILLONES de neuronas en el cerebro humano promedio. Cada neurona realiza unas 10.000 conexiones.
Mientras estos números son asombrosos, los científicos han descubierto que al estimular una neurona en un paciente, esa persona puede recordar una memoria específica. Pero eso es memoria, no creación de memoria, o creación de imagen. Además, en este momento no sabemos si crea una imagen en su mente como bits binarios, una imagen, una descripción de algo similar a un archivo CAD, que luego debe procesarse.
Puede aprender mucho más sobre estos problemas simplemente buscando “neuronas” en Google y luego leyendo los numerosos artículos escritos por varias universidades.

Esto realmente va más allá del nivel de nuestro entendimiento actual. El tema solo se puede estudiar con sujetos humanos, porque no hay manera de saber cuándo un mono u otro animal está imaginando algo. Pero hay límites severos en las técnicas que podemos usar para observar la actividad cerebral en sujetos humanos. El enfoque más informativo ha sido fMRI, que nos dice que grandes franjas del cerebro relacionado con la visión se activan durante las imágenes visuales, pero fMRI no revela la actividad de neuronas individuales.

Realmente ni siquiera entendemos la naturaleza básica del código que el cerebro utiliza para representar imágenes visuales. Existe un caso sólido de que nuestras imágenes se representan utilizando un formato vectorial en lugar de un formato raster (esos son términos informáticos), pero incluso esa conclusión se basa en la verosimilitud en lugar de la evidencia directa.

¡Decir ah! Supongo que es una especie de código binario en el sentido de que cada fragmento de ARN mensajero es miles de pares unidos. Según tengo entendido, almacenamos las sensaciones de cada experiencia en el uso de ubicaciones reticuladas, no solo con fines de redundancia, sino que los datos no tienen sentido a menos que se pueda acceder a ellos. La memoria tiene que tener una metodología de memoria. En el caso del cerebro humano, el método de recuperación se mejora al tener muchas “palabras clave” como si cada momento fuera una hoja de cálculo tridimensional de 100 filas y 100 columnas, y la hoja z de la tercera dimensión es una vista, un sonido, un gusto, un toque , olor, y las columnas y filas son atributos significativos de la experiencia, (ubicación espacial, nombre de los participantes, hora del día, a quién le gustó, a quién no le gustó) es casi infinita. Cada vez que queremos recuperar una memoria, es como si tuviéramos una fila o columna y pudiéramos buscar la otra, y proporcione muchos otros enlaces que ayudarán a encontrar todos los demás elementos de conector y datos. No hay dos personas que archiven lo mismo, por lo tanto, no dos personas podrían usar las mismas pistas exactas para obtener la misma información exacta, a menos que (y esto no sea imposible), que además de los elementos físicos en el cerebro, exista en un campo electromagnético. campo envuelto en un universo interior común, al que todos tenemos acceso).

Tomaría una tasa de disparo cortical promedio de 4Hz. La escala de tiempo consciente para un pensamiento es algo del orden de 250 ms. Hay alrededor de 10 billones de neuronas en la corteza. Podríamos suponer que una “imagen” es algo que implica el recuerdo consciente de muchos modos diferentes, no solo somatosensoriales, por lo que permite utilizar la corteza entera. Supongo que, dada la arquitectura de ley de energía de la red, algo como Pareto 20:80 podría aplicarse entre la “imagen” consciente y lo que está detrás de la mente.

Así que tal vez 2 mil millones de neuronas se diseminaron un poco por toda la corteza, eso es lo que creo.

El problema es que, dado que es probable que el cerebro utilice una codificación dispersa para su almacenamiento, lo que cuenta no son esos dos mil millones, sino otras formas en que puede generar diferentes conjuntos de dos mil millones. … Y muchos parámetros pueden expandir este número: cambios en la velocidad de disparo, neuronas inhibitorias, cambios en la conectividad, múltiples tipos de señalización en las sinapsis, etc.

Agradezco cualquier comentario sobre lo loca que mi conjetura es …

No podría acercarme a una estimación de un factor 1000 si lo adivino.
(digamos 10 millones?)

Necesita el área V1 a V4 en su lóbulo occipital, y probablemente también en otras áreas.

Si lo imaginas con los ojos de tu mente, no necesitas las neuronas de la retina, pero también necesitas partes de tu memoria …

Así que supongo, la corteza frontal y la corteza orbitofrontal también están involucradas

No contamos con la tecnología de imágenes para especificar el número exacto de neuronas, pero se han realizado amplios estudios que demostraron la funcionalidad entre los lóbulos occipitales y las regiones temporal y parietal de nuestro cerebro. Le sugiero que lea acerca de las vías ventral-dorsales de la percepción visuoespacial para empezar. Se han realizado muchos estudios de neuroimagen en animales y humanos.

No puedo profundizar en esto demasiado lejos, pero por lo que entiendo hasta ahora: no tantos como piensas.

Parece que hay una gran división entre lo que ven los ojos y lo que el cerebro recuerda; Parece estar más orientado a recordar formas y colores que a detalles … Supongo que el resultado se vería más bien como un blob. Cuando “reconocemos” algo, superponemos la imagen nítida que vemos en la parte superior de la forma, lo que también podría explicar por qué ciertas cosas se parecen a otras (que a primera vista, no) o que somos capaces de ” vea ‘ciertas cosas que hemos experimentado en una forma que sería solo una mancha para cualquier otra persona.

Yo voto por la respuesta de Bill Skaggs. Pero si lo piensas bien, no está tan claro que incluso formemos literalmente una imagen completa en nuestras mentes. Nuestra atención cambia rápidamente de una parte de un objeto a otra, dándole la ilusión de que toda la imagen está ahí al mismo tiempo. Esto es cierto incluso si miras un objeto en la vida.