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![\"\"](\"https:\/\/cinv.uv.cl\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/Captura-de-pantalla-2019-03-19-a-las-22.00.12_816x428.jpg\")
Mecanismo de multiestabilidad explica c\u00f3mo este \u00f3rgano mantiene su actividad constante, a\u00fan cuando la persona est\u00e1 dormida. Comprensi\u00f3n sobre el movimiento permanente del cerebro, que se ve alterado en procesos como el envejecimiento o enfermedades neurodegenerativas, podr\u00eda ser aplicado al dise\u00f1o de nuevos sistemas de inteligencia artificial.<\/p>\n
El cerebro humano est\u00e1 en constante funcionamiento, cambiando sus patrones de actividad, aun en ausencia de est\u00edmulos externos. Esta caracter\u00edstica, conocida como multiestabilidad, tiende a verse alterada en procesos como el envejecimiento y las enfermedades neurodegenerativas. Las potenciales aplicaciones de este conocimiento van desde entender un amplio espectro de patolog\u00edas cerebrales, al desarrollo de nuevas herramientas de inteligencia artificial.
\nAvanzar hacia una mejor comprensi\u00f3n de este fen\u00f3meno fue el prop\u00f3sito de un estudio elaborado por investigadores del Instituto Milenio, Centro Interdisciplinario de Neurociencia, de la Universidad de Valpara\u00edso (CINV). \u201cQuisimos aportar una nueva perspectiva de c\u00f3mo un sistema neuronal puede permanecer en constante cambio, sin quedarse \u2018pegado\u2019 en un mismo estado\u201d, asegura el Dr. Patricio Orio, investigador del CINV.
\nRecientemente publicado por la revista internacional Chaos, el trabajo analiz\u00f3 el comportamiento multiestable de las redes neuronales como un hito de la actividad cerebral permanente, y que es posible de observar en seres humanos a trav\u00e9s de im\u00e1genes proporcionadas por resonancias magn\u00e9ticas funcionales o registros encefalogr\u00e1ficos.
\nUtilizando herramientas de neurociencia computacional y algoritmos matem\u00e1ticos, los investigadores del CINV construyeron un modelo acotado de redes neuronales y evaluaron su comportamiento de multiestabilidad incorporando dos posibles fuentes de cambio: caos y ruido. \u00bfSu objetivo? Ayudar a comprender c\u00f3mo se consigue esta constante actividad cerebral, evaluando si estos est\u00edmulos ca\u00f3ticos y aleatorios pueden motivar una mejora de la multiestabilidad.
\n\u201cTodo esto tiene que ver con las nuevas maneras en que el cerebro funciona. Por siglos ha habido distintas met\u00e1foras para explicarlo: antes imagin\u00e1bamos una m\u00e1quina con ruedas y palancas, y ahora mucha gente se imagina que es computador. Pero nos vamos dando cuenta de que es muy distinto a todo eso, y hay un aprendizaje constante en lo que estamos viendo en estas investigaciones\u201d, agrega el Dr. Orio.<\/p>\n
Un campo en boga<\/strong> Lee esta publicaci\u00f3n en El Mostrador<\/a><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/cinv.uv.cl\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/oscillations.png\")
La sincron\u00eda del cerebro<\/strong>
\nLa multiestabilidad es un salto continuo entre diferentes estados cerebrales parcialmente sincronizados, producido en ausencia de est\u00edmulos externos. Se piensa que es un mecanismo importante para lidiar con la novedad sensorial y permitir una codificaci\u00f3n eficiente de la informaci\u00f3n en un entorno externo en constante cambio. Una capacidad que se relaciona con c\u00f3mo nos vinculamos con el ambiente y las tareas cotidianas que llevamos a cabo.
\n\u201cNo es dif\u00edcil imaginarse las nefastas consecuencias que tendr\u00eda concentrarse absoluta y \u00fanicamente en una tarea. A veces es muy bueno, pero tienes que tener la capacidad de prestar atenci\u00f3n a otros est\u00edmulos ambientales, o, de lo contrario, puede traducirse en un accidente. La concentraci\u00f3n o sincron\u00eda absoluta del cerebro en una tarea no es deseable, porque estamos en un ambiente que est\u00e1 cambiando y necesitamos adaptarnos a \u00e9l. Adem\u00e1s, debemos tener la capacidad de aprender nuevas cosas todos los d\u00edas\u201d, sugiere el acad\u00e9mico del CINV.
\nEl aprendizaje de nuevos patrones desde el ambiente, agrega el cient\u00edfico, tambi\u00e9n requiere que el cerebro disponga de la capacidad de explorar nuevas configuraciones de sincron\u00eda con la finalidad de codificar ambientes desconocidos. En otras palabras, el cerebro es capaz de programar nuevos repertorios de situaciones nuevas que pueden ocurrir, generando reacciones adecuadas. De hecho, desde una perspectiva patol\u00f3gica, condiciones como los ataques epil\u00e9pticos tienen que ver con que ciertas \u00e1reas cerebrales entran en una fase de s\u00faper sincron\u00eda, de la cual no pueden salir. Seg\u00fan el Dr. Orio, el estado \u201cdeseable\u201d no es un desorden total ni una sincron\u00eda absoluta, sino un estado intermedio, que otorgue \u201cflexibilidad para aprender\u201d.
\n\u201cEn los \u00faltimos a\u00f1os, varios hallazgos respecto a c\u00f3mo el cerebro funciona muestran que lo hace de una manera muy distinta a c\u00f3mo procesa informaci\u00f3n un computador o una m\u00e1quina, y eso tiene que ver con la caracter\u00edstica de la multiestabilidad, en la cual el cerebro jam\u00e1s se estaciona en un solo estado, sino que est\u00e1 en constante evoluci\u00f3n. Incluso cuando no hacemos nada, est\u00e1 activo y pasando de un estado a otro\u201d.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/cinv.uv.cl\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/NOise.png\")
Caos, ruido y algoritmos<\/strong>
\nLa multiestabilidad puede tener dos or\u00edgenes, incluso coexistintes: caos y ruido. Se dice que un sistema es ca\u00f3tico cuando su comportamiento es irregular, sin patrones que se repitan, pero esto surge de la complejidad del sistema y no de elementos aleatorios o azarosos. El \u2018ruido\u2019 neuronal, por otro lado, alude a fen\u00f3menos azarosos, impredecibles, y que tambi\u00e9n forman parte de la din\u00e1mica de nuestro cerebro y nuestras neuronas. \u00bfcu\u00e1l de los dos mecanismos -caos o ruido- es m\u00e1s importante para establecer la multiestabilidad cerebral?
\nConociendo las reglas que rigen el funcionamiento de las neuronas, se estableci\u00f3 una simulaci\u00f3n num\u00e9rica de una red neuronal compuesta por 250 neuronas. Ajustando la fuerza de conexi\u00f3n entre las neuronas, esta red puede mostrar la propiedad de la multiestabilidad.
\nPero la idea era mirar un poco m\u00e1s all\u00e1. El modelo neuronal escogido por el Dr. Orio permite regular cu\u00e1n ca\u00f3tica o cu\u00e1n aleatoria son las neuronas.
\nEl estudio logr\u00f3 determinar que un ruido moderado mejora el comportamiento multiestable de la red, resultando en patrones de sincronizaci\u00f3n m\u00e1s heterog\u00e9neos, pero cuando el ruido es m\u00e1s intenso empieza a desaparecer la multiestabilidad. Incluso, en redes compuestas por nodos no ca\u00f3ticos, la inducci\u00f3n de ruido consigui\u00f3 inducir la propiedad de la multiestabilidad.
\nBajo ciertas condiciones, una cantidad adecuada de ruido puede favorecer el tr\u00e1nsito del cerebro por distintos estados.
\n\u201cLa multiestabilidad no es solamente un constante cambio, sino tambi\u00e9n supone estabilidad porque el cerebro no pierde la capacidad de estacionarse en distintos patrones. Es un comportamiento dual, de lo contrario ser\u00eda un desorden. El caos y el ruido son ingredientes presentes en nuestro cerebro. Caos porque tenemos una gran cantidad de neuronas con din\u00e1micas no lineales, y ruido, porque con 80 mil millones de neuronas, hay situaciones inherentemente impredecibles\u201d.<\/p>\n
\nEl funcionamiento del cerebro y propiedades como la multiestabilidad suponen un campo en boga para el desarrollo de sistemas de inteligencia artificial, en espec\u00edfico redes neuronales artificiales que pueden clasificar u ordenar cosas de manera eficiente. En el laboratorio del Dr. Orio, la l\u00ednea de investigaci\u00f3n apunta a describir el fen\u00f3meno en registros de actividad cerebral.
\nEl cient\u00edfico explica que esta b\u00fasqueda apunta a \u201cobservar sus caracter\u00edsticas temporales y cu\u00e1nto duran estos supuestos estados en los que el cerebro se va estacionando. Hay cambios en patrones de sincron\u00eda que se dan en menos de un segundo y otros en intervalos de varios segundos. Adem\u00e1s, todav\u00eda hay muchas dudas respecto a la forma es que estamos caracterizando este fen\u00f3meno en la actividad cerebral. Es una noticia en desarrollo, por as\u00ed decirlo\u201d.
\nEl prop\u00f3sito de las futuras investigaciones apunta a profundizar esta comprensi\u00f3n inicial y la relaci\u00f3n entre caos, ruido y rendimiento de la multiestabilidad. Eventualmente, plantea Patricio Orio, esto podr\u00eda contribuir en el futuro a replicar este conocimiento a manipulaciones destinadas a reducir el impacto de enfermedades neurodegenerativas. \u201cEsa es la pregunta en la que avanzaremos de a poco en responder\u201d.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/cinv.uv.cl\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/Actualidad-Patrricio-Orio-1.png\")
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