Asombrosas Similitudes Entre el Cerebro Humano y un Chip de Ordenador

Un equipo internacional de científicos ha descubierto similitudes asombrosas entre el cerebro humano, el sistema nervioso de un gusano, y un chip de ordenador.
Con frecuencia se compara el cerebro humano con un ordenador, pero aparte del hecho trivial de que ambos procesan información usando un complejo patrón de conexiones en un espacio físico limitado, nunca, hasta ahora, había estado muy claro si esto es más que sólo una metáfora.
La investigadora Danielle Bassett (Universidad de California en Santa Bárbara) y su equipo, integrado por científicos de Estados Unidos, Reino Unido y Alemania, han descubierto novedosos principios organizativos cuantitativos que subyacen en la organización de las interconexiones presente en el cerebro humano, en la de los circuitos de ordenador de alto rendimiento, y en la del sistema nervioso de un gusano conocido como C. elegans.
Usando datos que están disponibles públicamente, incluyendo imágenes de resonancia magnética de cerebros humanos, un mapa del sistema nervioso del nematodo, y un chip de ordenador estándar, los investigadores examinaron cómo los elementos en cada sistema están interconectados entre sí.
descubrieron que los tres comparten dos propiedades básicas.
Una de esas propiedades es que el cerebro humano, el sistema nervioso del gusano, y el chip de ordenador tienen una arquitectura comparable a la de una muñeca rusa (matrioska), con los mismos patrones repitiéndose una y otra vez a diferentes escalas.
La segunda propiedad es que los tres cumplen con una regla usada para describir la relación entre la cantidad de elementos en un área dada y la cantidad de enlaces entre ellos.
Cada uno de esos sistemas contiene un patrón de conexiones que están sólidamente confinadas en un espacio físico. Un chip de ordenador comienza como un patrón de conectividad abstracto, que puede realizar una función específica. La segunda fase implica el mapeo de ese patrón de conectividad sobre la superficie bidimensional del chip. Este mapeo es un paso clave y debe realizarse cuidadosamente para minimizar la longitud total de los cables (un fuerte predictor del costo de fabricación del chip).
El cerebro se caracteriza de manera similar por una conectividad precisa que permite funcionar al organismo, pero está restringida por los costos metabólicos asociados al desarrollo y mantenimiento de largos "cables", o neuronas. Dadas las restricciones similares en cerebros y chips, parece que la evolución y el progreso tecnológico han desarrollado las mismas soluciones para conseguir patrones de mapeo óptimos.

Aclarando el Mecanismo del Mal de Alzheimer

Un importante estudio australiano ha proporcionado nuevos y cruciales conocimientos sobre los daños estructurales en cierta región del cerebro y su potencial asociación con la enfermedad de Alzheimer.

Lo descubierto apunta a una acumulación de depósitos de la proteína beta-amiloide en una región del cerebro conocida como la corteza temporal inferior. Esta región está conectada al hipocampo, el cual está implicado en la memoria.

La enfermedad de Alzheimer se caracteriza por dos factores: una acumulación de placas beta-amiloides en el cerebro, y una pérdida de neuronas.

No estaba clara, hasta este nuevo estudio, la causa de que las partes del cerebro que en los pacientes se encogen (atrofian) como consecuencia de la pérdida de neuronas no sean las mismas que muestran acumulaciones mayores de la proteína beta-amiloide.

Valiéndose de escaneos mediante Resonancia Magnética por imágenes para estudiar el tejido cerebral afectado por la enfermedad de Alzheimer, los investigadores han constatado que la contracción (atrofia) del hipocampo está asociada con acumulaciones de placas beta-amiloides en la corteza temporal inferior.

Los resultados indican que una alta acumulación de depósitos de la proteína beta-amiloide en la corteza temporal inferior altera conexiones con el hipocampo, haciendo que mueran las neuronas afectadas.

Tal como valora la Dra. Cassandra Szoeke de la CSIRO, al ayudar a comprender mejor los mecanismos implicados en la progresión de la enfermedad, el estudio puede guiar el desarrollo de nuevas estrategias para el diagnóstico temprano.

En el estudio se han utilizado técnicas avanzadas para analizar y comparar diferentes tipos de escaneos del cerebro. El investigador principal ha sido Perrick Bourgeat.

La Conexión Entre Ciertas Regiones Cerebrales Determina la Inteligencia General

Un equipo de neurólogos ha mapeado las estructuras cerebrales que afectan a la inteligencia general. El estudio agrega una nueva perspectiva sobre una cuestión muy controvertida: ¿Qué es la inteligencia, y cómo podemos medirla?
El equipo está formado por científicos de la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad del Sur de California (USC), el Instituto Tecnológico de California (Caltech), y la Universidad de Iowa. Entre ellos, figuran Jan Glascher y Ralph Adolphs.
Los científicos examinaron un gran conjunto de datos de 241 pacientes con lesión cerebral a los que se sometió a pruebas de Coeficiente Intelectual. Los investigadores cartografiaron la zona de la lesión cerebral de cada paciente y correlacionaron esa información con las puntuaciones obtenidas en las pruebas de Coeficiente Intelectual, formando así un mapa de las regiones cerebrales que más influyen en la inteligencia.
La inteligencia general ha sido un concepto muy polémico. Pero la idea básica subyacente es indiscutible: Hay personas de inteligencia muy alta en todos los aspectos y sobradamente demostrada, y también personas en el extremo contrario. Por tanto, la pregunta obvia es si tal capacidad podría depender de regiones específicas del cerebro.
Los autores de la nueva investigación han llegado a la conclusión de que, en vez de residir en una sola estructura, la inteligencia general está determinada por una red de regiones en ambos hemisferios cerebrales.
Las regiones y conexiones importantes identificadas por los investigadores concuerdan bastante con lo sugerido por una teoría existente sobre la inteligencia, la Teoría de la Integración Parieto-frontal. Según esta teoría, la inteligencia general depende de la capacidad del cerebro para integrar diferentes tipos de procesamiento, como por ejemplo la memoria de trabajo.
Lo descubierto abre la puerta a futuras investigaciones sobre cómo interactúan el cerebro, la inteligencia y el entorno.