Escala del Cerebro Humano

El cerebro tiene alrededor de 1011 neuronas y 1.8-3.2 x 101 syn sinapsis. Estos probablemente representan la mayoría del comportamiento computacionalmente interesante.

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Número de neuronas en el cerebro

El número de neuronas en el cerebro es de alrededor de 1011. Por ejemplo, Azevado et al los contaron físicamente y los encontraron 0.6-1 * 1011. Eric Chudler ha recopilado estimaciones de una variedad de libros de texto, que estiman 1-2 x 101 of de estos (10% -30%) están en la corteza cerebral.1

Número de sinapsis en el cerebro

El número de sinapsis en el cerebro se conoce con mucha menos precisión, pero probablemente sea de aproximadamente 101⁴. Por ejemplo Human-memory.net reporta 101 syn-101 trillion (100-1000 billones) sinapsis en el cerebro, sin cita ni explicación. Wikipedia dice que el cerebro contiene 100 mil millones de neuronas, con 7.000 conexiones sinápticas cada una, para 7 x 101 syn sinapsis en total, pero esto parece posiblemente un error.2

Número de sinapsis en el neocórtex

Una forma de estimar el número de sinapsis en el cerebro es extrapolar a partir del número en el neocórtex. Según estudios estereológicos que no hemos investigado, hay alrededor de 1,4 x 101 syn sinapsis en el neocórtex.3 Esto es más o menos consistente con el resumen de libros de texto de Eric Chudler, que da estimaciones entre 0.6-2.4 x 101 for para el número de sinapsis en la corteza cerebral.4

No somos conscientes de estimaciones convincentes para la densidad sináptica fuera de la corteza cerebral, y nuestra impresión es que las estimaciones ampliamente reportadas de 101⁴ se derivan de la suposición de que el neocórtex contiene la gran masa de sinapsis en el cerebro. Esto parece plausible dado el gran volumen del neocórtex, a pesar del hecho de que contiene una minoría de las neuronas del cerebro. En volumen, alrededor del 80% del cerebro humano es neocórtex.5 El neocórtex también consume alrededor del 44% de la energía total del cerebro, lo que puede ser otro indicador razonable de la fracción de sinapsis en el contenido.6 Así que nuestra suposición es que el número de sinapsis en todo el cerebro está entre 1,3 y 2,3 veces el número en la corteza cerebral. Desde arriba, la corteza cerebral contiene alrededor de 1,4 x 101 syn sinapsis, así que esto nos da 1,8-3,2 x 101 syn sinapsis total.

Número de sinapsis por neurona

El número de sinapsis por neurona varía considerablemente. Según Wikipedia, la mayoría de las neuronas son células granulares del cerebelo, que tienen solo un puñado de sinapsis, mientras que las estadísticas anteriores sugieren que la neurona promedio tiene alrededor de 1,000 sinapsis. Las células de Purkinje tienen hasta 200.000 sinapsis.7

Número de células gliales en el cerebro

Artículo principal: Señalización glial

La investigación de Azevado et al anteriormente mencionada encuentra alrededor de 1011 células gliales (el mismo número de neuronas).

Relevancia de las células distintas de las neuronas para los cálculos cerebrales

Artículo principal: Señalización glial

Parece que las escalas de tiempo de la dinámica glial son sustancialmente más largas que para la dinámica neuronal. Sandberg y Bostrom escriben: «Sin embargo, las constantes de tiempo para la dinámica del calcio glial son generalmente mucho más lentas que la dinámica de los potenciales de acción (en el orden de segundos o más), lo que sugiere que la resolución de tiempo no tendría que ser tan fina» (p. 36). Esto sugiere que el papel computacional de las células gliales no es demasiado grande. Las referencias a un número mucho mayor de células gliales parecen ser comunes, pero no pudimos rastrear ninguna investigación empírica que apoyara estas afirmaciones. Una publicación informal en el blog sugiere que una afirmación común de que hay diez veces más células gliales que neuronas puede ser un mito popular.

No somos conscientes de las sugerencias serias de que las células que no sean neuronas o glias juegan un papel computacionalmente significativo en el funcionamiento del cerebro.

1. Número total de neuronas en la corteza cerebral = 10 mil millones (de G. M. Shepherd, The Synaptic Organization of the Brain, 1998, p. 6). Sin Embargo, C. Koch enumera el número total de neuronas en la corteza cerebral en 20 mil millones (Biofísica de la Computación. Information Processing in Single Neurons, Nueva York: Oxford Univ. Press, 1999, pág. 87).
2. «El cerebro humano tiene una gran cantidad de sinapsis. Cada una de las 1011 neuronas (cien mil millones) tiene un promedio de 7000 conexiones sinápticas con otras neuronas. Se ha estimado que el cerebro de un niño de tres años tiene aproximadamente 101 syn sinapsis (1 cuatrillón). Este número disminuye con la edad, estabilizándose en la edad adulta. Las estimaciones varían para un adulto, que van de 101 syn a 5 x 101 syn sinapsis (100 a 500 billones).»Wikipedia accedió el 13 de abril del 15, citando» Do we have brain to spare?». Neurology 64 (12): 2004-5. No hemos accedido a la mayor parte del artículo de Drachman, pero al menos dice «Dentro del litro y medio del cerebro humano, los estudios estereológicos estiman que hay aproximadamente 20 mil millones de neuronas neocorticales, con un promedio de 7,000 conexiones sinápticas cada una». Esto sugiere que la página de Wikipedia se equivoca al atribuir las 7.000 conexiones sinápticas por neurona al cerebro en general en lugar del neocórtex.
3. «Dentro del litro y medio del cerebro humano, los estudios estereológicos estiman que hay aproximadamente 20 mil millones de neuronas neocorticales, con un promedio de 7,000 conexiones sinápticas cada una».»¿ Tenemos cerebro de sobra?». Neurology 64 (12): 2004-5.
4. » Número de sinapsis en la corteza = 0,15 cuatrillones (Pakkenberg et al., 1997; 2003) number Número total de sinapsis en la corteza cerebral = 60 billones (sí, billones) (de G. M. Shepherd, La Organización Sináptica del Cerebro, 1998, p. 6). Sin embargo, C. Koch enumera las sinapsis totales en la corteza cerebral en 240 billones (Biofísica de la Computación. Information Processing in Single Neurons, Nueva York: Oxford Univ. Press, 1999, pág. 87).»- Chudler, Brain facts and figures
5. Dunbar hace referencia a mediciones anatómicas de 1981 y escribe » Con un volumen neocortical de 1006.5 cc y un volumen cerebral total de 1251.8 cc (Stephan et al. 1981), la relación de neocórtex para los seres humanos es CR = 4,1.»(p. 682).
6. » Por lo tanto, el neocórtex representa el 44% del consumo total del cerebro.»Lennie, 2003 (p. 495)
7. » Número de sinapsis hechas en una célula de Purkinje = hasta 200,000 » – Chudler, Brain facts and figures