¿Cuáles son las principales cosas que debemos descubrir en la neurociencia y en cuáles de sus áreas tenemos actualmente el menor conocimiento?

David Eagleman tiene un breve ensayo en la revista Discover de 2007 que describe lo que él llama los “10 misterios sin resolver del cerebro”.

http://discovermagazine.com/2007…

Se suponía que se trataba de un libro escrito por Eagleman y Patricia Churchland llamado Diez preguntas sin resolver de la neurociencia ( MIT Press, 2006)

http://www.ircs.upenn.edu/colloq…

Pero nunca lo vi impreso (aunque puedes encontrar los capítulos en línea, los autores de ese libro son una excelente selección de destacados neurocientíficos de esa época).

La lista de su pieza Discover difiere ligeramente de los 10 capítulos de su libro.

Este es un juego divertido que a muchos neurocientíficos les gusta jugar. Pero es difícil discutir con su lista. ¡Aquí están!

  1. ¿Cómo se codifica la información en la actividad neuronal?
  2. ¿Cómo se almacenan y recuperan los recuerdos?
  3. ¿Qué representa la actividad de referencia en el cerebro?
  4. ¿Cómo simulan los cerebros el futuro?
  5. ¿Qué son las emociones?
  6. ¿Qué es la inteligencia?
  7. ¿Cómo se representa el tiempo en el cerebro?
  8. ¿Por qué los cerebros duermen y sueñan?
  9. ¿Cómo se integran los sistemas especializados del cerebro uno con el otro?
  10. ¿Qué es la conciencia?
  11. (No en Discover): ¿Cómo equilibran los cerebros la plasticidad contra la retención?

Además de su lista, en listas similares generalmente hay preguntas sobre la naturaleza del lenguaje, el debate naturaleza / crianza, las causas de enfermedades, etc.

Hay una lista más específicamente detallada de un libro editado por J. Leo van Hemmen y Terry Sejnowski llamado 23 Problemas en la Neurociencia de Sistemas (PDF: http://papers.cnl.salk.edu/PDFs/…) que fue publicado en 2006 por Prensa de la Universidad de Oxford.

Si bien ciertamente existe una superposición con las preguntas de Eagleman, la lista de van Hemmen / Sejnowski incluye más preguntas biológicamente específicas, de “nivel inferior”, en oposición a las preguntas conceptuales de “nivel superior” de Eagleman.

  1. ¿Entenderemos el cerebro de la mosca?
  2. ¿Podemos entender la acción de los cerebros en entornos naturales?
  3. Dominio del hemisferio de la función cerebral: ¿qué funciones están lateralizadas y por qué?
  4. ¿Cuál es la función del tálamo?
  5. ¿Qué es un mapa neuronal, cómo surge y para qué sirve?
  6. ¿Qué devuelve la Fed?
  7. ¿Cómo puede el cerebro ser tan rápido?
  8. ¿Qué es el código neuronal?
  9. ¿Los solistas de neuronas corticales son solistas o son miembros obedientes de una gran orquesta?
  10. ¿Cuál es el otro 85 por ciento de V1?
  11. ¿Qué cálculo se ejecuta en columnas visuales corticales?
  12. ¿Las neuronas están adaptadas para cálculos específicos?
  13. ¿Cómo se representa el tiempo en el cerebro?
  14. ¿Qué tan general son los códigos neuronales en los sistemas sensoriales?
  15. ¿Cómo el sistema auditivo realiza el análisis de la escena auditiva?
  16. ¿Cómo nuestro sistema visual logra cambio e invariancia de tamaño?
  17. ¿Qué se refleja en la actividad sensorial neocortical: estímulos externos o qué hace la corteza con ellos?
  18. ¿La percepción y la acción resultan de diferentes circuitos cerebrales?
  19. ¿Cuáles son los campos proyectivos de las neuronas corticales?
  20. ¿Cómo se integran las características de los objetos en los totales perceptuales seleccionados por la atención?
  21. ¿Dónde están los interruptores de esta cosa?
  22. Sinestesia: ¿qué nos dice sobre el surgimiento de Qualia, metáfora, pensamiento abstracto y lenguaje?
  23. ¿Cuáles son los correlatos neuronales de la conciencia?

En lo que a mí respecta, la pregunta más interesante que me gustaría que la neurociencia dilucidara es acerca de los mecanismos explicativos plausibles para el aprendizaje en el cerebro, en particular en la corteza. Y cuando escribo “mecanismo explicativo plausible”, me refiero a plausible y explicativo desde el punto de vista de procesamiento de la información y estadística (es decir, que permite a los animales generalizar en nuevos contextos todos los días de su vida). Las cuentas parciales (como descubrir que esa molécula está involucrada) son buenas pero insuficientes. Conocer algunas de las partes que entran en un avión es útil, pero no te dice por qué principios vuela. Eso es, al final, lo que me gustaría saber: los principios subyacentes que explican las increíbles habilidades de aprendizaje del cerebro.

Creo que la pregunta más importante es: “¿Ya tenemos los componentes básicos necesarios para construir una explicación cohesiva para el cerebro? Y si no, ¿de qué manera podemos asignar nuestros recursos limitados al descubrimiento de los elementos más importantes? ” Revelación completa, estoy parafraseando esta idea, llamada Hipótesis de Hopfield, de Carson Chow: http://sciencehouse.blogspot.com

Por ejemplo, dado lo que sabemos sobre las neuronas excitadoras e inhibidoras y algunas reglas básicas sobre la Neuroplasticidad, ¿podemos construir / hacer crecer redes de neuronas que realicen operaciones cerebrales? Por lo tanto, el avance del entendimiento del cerebro es menos un problema de descubrimiento biológico y más uno de ingeniería neuronal.

La única forma de responder a esta pregunta es intentar construir un cerebro y ver qué tan cerca está el Fraken-brain de un cerebro real. Por supuesto, la gente está intentando esto, notablemente Henry Markram del Blue Brain Project http://en.wikipedia.org/wiki/Blu ….

Mi propia sensación es que estamos más cerca de enumerar los bloques de construcción de lo que pensamos (mi asesor de doctorado, jefe del departamento de biografía de la Universidad Carnegie Mellon pone este número en ~ 65%). Creo que esto es desafortunado porque la mayoría de los fondos de investigación en neurociencias (> 5.5B por US NIH en 2011 http://report.nih.gov/rcdc/categ …) se gasta en investigación básica en neurociencia con la idea de que “si existe en el cerebro, debe ser importante para comprender el cerebro o tratar sus trastornos “. No creo que esto sea cierto, porque dado que el cerebro es altamente modular y la biología le gusta repetirse, creo que solo se necesita una comprensión profunda de unas pocas áreas del cerebro y sus funciones para comprender la mayor parte del cerebro.