可伸缩的神经记录的物理原则

(欧宝娱乐地址医疗Xpress)——花了近两个月,但从视频5月6日7日开出国家大脑计划吗会议现在网上。尽管标题车间中央提到的想法物理和数学原理没有太多的这一切。我们做封面的一些想法从一个扬声器,Terry Sejnowski有关时间编码嗅觉,但真正的神经工程细节很多想听到从BRAINI探险家最近下滑在热热闹闹地更是少之又少。一个出现在草案Arxiv预印本服务器名为“可伸缩的神经记录的物理原则”,对问题的核心的理论探索引入硬件限制进入大脑。特别是,作者评估神经记录的四种主要方法——电子,光学,NMR和分子记录,试图定义的能量和体积的限制,每个人都必须在运作。

三个名字在Arxiv上纸,Ed Boyden乔治教堂,和康拉德•科德作为许多合适的总结记录大规模的创新想法大脑的活动地图。他们指出,当前最先进的光学显微镜记录100000个神经元在1.25秒使用光片显微镜分辨率在透明的斑马鱼的大脑,或者,也许记录1000个神经元在100毫秒时间尺度1光子纤维镜在小鼠的行为。不坏,但仍从大规模记录在人类的规模水平。然而,有点所关心的是,他们继续说吗人类的大脑,消费大约15瓦的电力,相当于执行10 ^ 17失败,至少根据一个定义。这些家伙知道大脑没有小数点,而它并不以任何形式产生浮点计算运维,所以让我们希望这是我们最后一次听到这样的言论。同样的应该说试图计算苍蝇entropy-per-spike火车,或推断在大脑的大小创建一个数量级entropy-per-firing率老鼠大脑的功能。

纸变成宝贵的是当它变成能量耗散的主题在一个接收恒功率涌入大脑。植入设备可能从没有动力,也可能从内部发电记录,刺激,沟通,和移动。产生的热量需要大脑倾倒的地方,和温度增加几度必须考虑禁止的。同样,硬件添加到大脑占用非微不足道的空间,无论是皮层、脑室或intracapillary空间。

强调的重要性,而不是破坏自然血液循环,作者指出,最近的工作在全脑功能成像。我不确定,但我认为其名称的出处是最近在定义一个工作皮质angiome的小尺度几何相互关联的血管网络。术语angiome以前就有人提出过,很高兴看到它越来越广泛的使用,因为它无疑会越来越重要。更关键散热的问题,最近的研究大脑的glymphatic系统(创造了从神经胶质+淋巴)给我们一些提示如何继续。

像任何自然水系,几次总流经河本身实际上发生在周围的土壤和基础。同样在大脑中,有重要的并行血管外的流部分通过同心淋巴途径,然后通过星形endfeet细胞转导。这将是重要的工作自然流动的血液,glymph, CSF消耗多余的热量产生的硬件。如果一个人渴望工程条款适用于大脑,也许这是正确的地方。这方面的一个考虑因素是定义一个沛克莱数各种大脑微观结构。通常,沛克莱数是一个无量纲的描述流动的配给平流扩散。大脑的微尺度温度剖面无疑是相当丰富的,而且可能享受快速自然损耗,至少的规模线粒体的运动。在大脑,质量流量无疑是不同于热流。沛克莱热流数据将被定义为不同的自然组织的热扩散率,甚至还通过人工散热片战略部署。

arxiv纸做的一个很好的工作描述分子几节的能源需求的形式构建ATP。作者认为虽然意义重大,所需要的能量写多余的录音带给重要的细胞精度不会太高。然而,还远不清楚,甚至几节将是必要的,特别是如果实时数据飙升。事实上,可能会有更有趣的事情,可以在实时完成的基因水平的高价房地产内细胞核。

论文的奇妙的探索只在几节开始。结合virus-enabled条形码可能允许定位的新方法机器特定的神经回路。高分辨率核磁共振扩散并不局限的水可以利用non-diffusable旋转。活细胞的x射线成像可能是否设计了合适的造影剂。有很多被发现本文,希望这将是许多新的neural-recording技术起点。

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