Gráfico de Conceptos & Resumen usando Claude 3 Opus | Chat GPT4 | Gemini Adv | Llama 3:

Resumen:

1.-Los neurocientíficos han hecho un progreso significativo en la observación del cerebro a resolución celular, con el objetivo de ver moléculas, actividad neuronal y conectividad.

2.-Observar la conectividad es particularmente desafiante e intensivo computacionalmente, incluso después de obtener datos primarios a través de microscopía electrónica.

3.-El conectoma de C. elegans, un pequeño gusano, fue mapeado por primera vez en 1986 y actualizado en 2006 mediante análisis manual.

4.-La microscopía electrónica de secciones en serie implica cortar tejido cerebral en láminas delgadas, imaginarlas, alinear las imágenes y apilarlas en un volumen 3D.

5.-El equipo de Davi Bock aplicó esta técnica para imaginar un cerebro completo de mosca de la fruta, generando 100 terabytes de datos a partir de un pequeño volumen.

6.-Flywire, una comunidad en línea que utiliza IA y experiencia humana, fue creada para analizar las imágenes del cerebro de la mosca de la fruta y extraer el conectoma.

7.-Flywire utiliza redes convolucionales para la alineación de imágenes, detección de artefactos, segmentación y detección de sinapsis, junto con algoritmos de post-procesamiento para el cálculo global.

8.-Los expertos humanos pueden corregir errores de IA en Flywire, reduciendo el trabajo manual en órdenes de magnitud en comparación con el análisis puramente manual.

9.-Las neuronas corregidas en Flywire revelan neuronas altamente estereotipadas e identificadas en el cerebro de la mosca, como las neuronas CT1 involucradas en el procesamiento del movimiento visual.

10.-El laboratorio de Jan Funke detectó alrededor de dos millones de sinapsis entre aproximadamente 100,000 neuronas en el cerebro de la mosca, incorporándolas en Flywire.

11.-Con neuronas y sinapsis reconstruidas, se pueden mapear vías dentro del conectoma de Drosophila, como una vía visual desde fotorreceptores hasta regiones profundas del cerebro.

12.-Flywire y FlyEM (colaboración entre Janelia y Google) son dos proyectos que trabajan en mapear el conectoma de Drosophila utilizando diferentes enfoques de microscopía electrónica.

13.-Partes del conectoma de la mosca ya han llevado a descubrimientos en detección de movimiento visual, olfacción, aprendizaje y memoria, y navegación.

14.-Los conectomas ofrecen oportunidades para que los científicos informáticos apliquen métodos de análisis de gráficos, como el agrupamiento espectral y los modelos de bloques estocásticos.

15.-El agrupamiento espectral del cerebro de la mosca reveló grupos sensoriales y motores, incluido el cuerpo elipsoide involucrado en la navegación y la representación de la dirección de orientación.

16.-En las redes neuronales artificiales, la matriz de conexión está determinada por la arquitectura inicial (naturaleza) y modificada por algoritmos de aprendizaje basados en ejemplos (crianza).

17.-En cerebros reales, el conectoma innato está determinado por tipos celulares genéticamente predeterminados, mientras que la plasticidad sináptica (aprendizaje) moldea el conectoma a través de la experiencia.

18.-Las moscas tienen células altamente estereotipadas e identificadas, lo que sugiere que su conectoma está en gran medida moldeado por la estructura innata con algunas modificaciones inducidas por el aprendizaje.

19.-La corteza mamífera, la estructura cerebral más grande, es importante para la inteligencia y el aprendizaje y puede ser estudiada en ratones.

20.-Una colaboración entre el Baylor College of Medicine, el Allen Institute y Princeton estudió un pedazo de la corteza visual de ratón usando microscopía electrónica.

21.-Antes de la microscopía electrónica, se registró la actividad neuronal evocada visualmente en la corteza de ratón utilizando imágenes de calcio mientras se presentaban estímulos visuales.

22.-Los datos reconstruidos de la corteza de ratón, que contienen 75,000 neuronas y medio billón de sinapsis, están disponibles públicamente en el sitio web de Microns Explorer.

23.-La microscopía electrónica de la corteza de ratón revela estructuras detalladas, como capilares, mitocondrias y la compleja morfología de las neuronas piramidales.

24.-El trabajo pionero de Santiago Ramón y Cajal sobre las neuronas corticales estaba limitado por la incapacidad de ver sinapsis y la estructura de conexión completa.

25.-Las fuerzas de conexión pueden estimarse a partir del tamaño y el número de sinapsis involucradas en la conexión, similar a estimar la fuerza muscular a partir del tamaño.

26.-Las conexiones entre neuronas pueden estar mediadas por múltiples sinapsis, representadas como un multi-grafo con múltiples aristas en el conectoma.

27.-El análisis de conexiones duales en la corteza revela tamaños de sinapsis correlacionados y una distribución bimodal, sugiriendo que las sinapsis podrían ser interruptores binarios.

28.-Las sinapsis binarias tienen implicaciones para el aprendizaje biológico, ya que las conexiones de baja precisión plantean desafíos para el aprendizaje en redes neuronales artificiales.

29.-Se espera que el conectoma de Drosophila, en 2023, involucre una décima parte de un petabyte de datos de imagen y análisis de imagen semi-automatizado.

30.-Los Institutos Nacionales de Salud están considerando un proyecto de 10 años para mapear el conectoma completo del cerebro de ratón, requiriendo un exabyte de datos y automatización total.

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