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El cerebro desecha información constantemente

31/01/2011 21:33 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

La dinámica detrás de la transmisión de señales en el cerebro es extremadamente caótica. Esta es la conclusión se ha a la que han llegado científicos del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización de la Universidad de Göttingen y el Centro Bernstein para la Neurociencia Computacional. Además, los investigadores con sede en Göttingen han calculado, por primera vez, la rapidez con que la información almacenada en los patrones de actividad de las neuronas de la corteza cerebral se descarta. Y el resultado desvela que velocidad a la que se olvida esta información es sorprendentemente alto.El estudio aparece esta semana en Physical Review Letters.

Los códigos de información del cerebro en forma de pulsos eléctricos se conocen como spikes. Cada una de las aproximadamente 100 mil millones de neuronas interconectadas que posee un cerebro actúa como receptor y transmisor: agrupándo todos estos pulsos eléctricos de entrada y, en determinadas circunstancias, enviando un impulso a sus neuronas vecinas. De esta forma, cada pieza de información procesada por el cerebro genera su patrón de actividad propia. Esto indica que las neuronas envían un impulso a sus vecinos: en otras palabras, que la neurona se activa, y lo hace en un momento determinado. Por lo tanto, el patrón de actividad es un tipo de protocolo de comunicaciones que registra el intercambio de información entre las neuronas.

¿Cómo de fiable es este patrón? ¿Los cambios, incluso de menor importancia en la comunicación neuronal producen un patrón completamente diferente de la misma manera que una modificación a una contribución única en una conversación puede alterar el mensaje completo? Este comportamiento se define por los científicos como caótico. En este caso, los procesos dinámicos en el cerebro no puede ser predichos mucho tiempo. Además, la información almacenada en el patrón de actividad se va perdiendo como consecuencia de pequeños errores. Opuesto a esto existe el llamado proceso estable, que no es caótico, y dónde la dinámica sería mucho menos propensa a errores. El comportamiento de las neuronas individuales tendría poca o ninguna influencia en el panorama general.

Los nuevos resultados obtenidos por los científicos de Gotinga han puesto de manifiesto que los procesos en la corteza cerebral, el centro de conmutación principal del cerebro, son extremadamente caóticos. El hecho de que los investigadores utilizaron un modelo realista de las neuronas en sus cálculos, por primera vez, fue crucial. Cuando un pico entre en una neurona, genera una forma adicional de potencial eléctrico en su membrana celular. La neurona se activa sólo cuando este potencial excede un valor crítico. ‘ Este proceso es muy importante’ , dice Fred Wolf, jefe del grupo de investigación teórica de Neurofisica del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización. ’ Esta es la única manera en que la incertidumbre activa una neurona y puede ser tomado en cuenta con precisión en los cálculos’ .

Los modelos más antiguos describen las neuronas de una forma muy simplificada y no tienen en cuenta exactamente cómo y bajo qué condiciones se presenta un pico. ’ Esto dio lugar a una dinámica estable en algunos casos, y a una dinámica no estable en los demás’ , explica Michael Monteforte del Instituto Max Planck de Dinámica y auto-organización, que también es estudiante de doctorado en la Escuela de Graduados de Neurociencias de Göttingen y Biociencias Moleculares (GGNB). Por lo tanto estos viejos modelos resultaban no ser válidos para resolver el desacuerdo en cuanto a si los procesos en la corteza cerebral son caóticos o no.

Gracias a su enfoque más diferenciado, los investigadores con sede en Göttingen fueron capaces de calcular, por primera vez, con qué rapidez se pierde un patrón de actividad a través de pequeños cambios, es decir, cómo se olvida.Aproximadamente un bit de información desaparece por neurona activa por segundo. ‘ Este tipo de supresión extraordinariamente alto fue una gran sorpresa para nosotros’ , dice Wolf. Parece que la información se pierde en el cerebro de forma tan rápida como puede ser entregada a partir de los sentidos.

Esto tiene consecuencias fundamentales para nuestra comprensión del código neuronal de la corteza cerebral. Debido a la alta tasa de eliminación, la información sobre señales de entrada sensorial sólo se puede mantener por unas cuantas skipes. Estos nuevos hallazgos indican que la dinámica de la corteza cerebral están diseñada específicamente para el procesamiento de instantáneas breves del mundo exterior.

Enlace original: Out of mind in matter of seconds


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