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Actualidad científica

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  • Enero/Marzo 2019Nº 95

Neurociencia

Cuando las neuronas sincronizan sus relojes

La sincronización neuronal representa uno de los mejores ejemplos de coordinación temporal del tejido nervioso. También ilustra la necesidad de nuevos métodos para entender el funcionamiento del cerebro.

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Nuestra actividad cerebral sustenta desde funciones corporales básicas para la vida hasta los actos cognitivos mas complejos y abstractos: deseos, miedos, ideas... Sin embargo, nuestro conocimiento sobre la manera en que el cerebro lleva a cabo sus funciones progresa con cierta lentitud. ¿Seremos algún día capaces de entender su funcionamiento? Como veremos a lo largo del artículo, el encéfalo comparte ciertas propiedades con un conjunto más amplio de sistemas. Su estudio puede ofrecer estrategias que permitan entender cómo de la actividad eléctrica de millones de neuronas pueden emerger los actos mentales.

Existen programas ambiciosos que tratan de solventar dicha situación. El Proyecto Blue Brain, dirigido por Henry Markram, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana, ha incorporado cuantiosos datos en un modelo de columna cortical (módulo básico de la corteza cerebral) con la mayor fidelidad biológica alcanzable hoy en día. No obstante, si bien se trata de un gran avance, la recreación de una parte del cerebro en un ordenador no resolverá numerosas cuestiones sobre su funcionamiento y sus propiedades a una escala global. Dadas ciertas características del encéfalo, resulta improbable que el conocimiento de las propiedades de los elementos que forman el sistema nervioso conduzca de manera directa a entender cómo estos se alían para generar las propiedades del sistema global. En otras palabras, mientras que el estudio de unas cuantas células del hígado o del riñón puede llevar a inferir las funciones del órgano en cuestión, las intrincadas interacciones entre neuronas dotan al cerebro de propiedades y capacidades que no pueden deducirse a partir
de las características individuales de esas células nerviosas ni de sus interacciones más elementales.

La estrategia reduccionista de aislar las partes que componen un sistema para su estudio, aunque exitosa en otros campos, debe complementarse con herramientas nuevas que expliquen cómo los elementos de un sistema se autoorganizan y originan las propiedades emergentes. De estas y otras cuestiones relacionadas se ocupa la ciencia de los sistemas complejos, que encuentra en el cerebro uno de sus ejemplos más representativos.

Un sistema complejo adaptativo

Los sistemas complejos tienen la capacidad de generar comportamientos organizados a partir de agentes o elementos que siguen reglas relativamente simples y que actúan de forma descentralizada; es decir, sin que ningún agente maestro dirija de forma predeterminada la actividad del resto. Es conveniente recordar aquí que todo sistema biológico es abierto (intercambia materia y energía con el exterior), y que se encuentra alejado del equilibrio termodinámico gracias a la presencia de gradientes energéticos, por lo que la emergencia temporal de organización y complejidad en seres vivos resulta compatible con la segunda ley de la termodinámica.

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