MODELOS INFORMÁTICOS Y CEREBRO
Los programas informáticos se han convertido en una herramienta fundamental en el estudio de un órgano tan complejo como el cerebro. Hoy en día la neurociencia computacional es uno de los campos de la ciencia teórica más efervescentes.
Los británicos A. L. Hodgkin y A. F. Huxley son considerados los pioneros en la integración de matemáticas y la neurología.Este trabajo marcó una nueva era en el estudio del sistema nervioso y les hizo merecedores del Premio Nobel en 1953.Desde entonces no se ha producido ningún hito de estas proporciones en este campo.
La neurociencia computacional está sufriendo un fuerte impulso en los últimos 15 años. Según Compte, "se trabaja mucho y los implicados están ilusionados y estimulados". Hay grupos fuertes con proyectos en marcha, sobre todo en Alemania y Estados Unidos.
Sin embargo este panorama no lo comparte gran parte de Europa. "En España sólo hay pequeños equipos dispersos".
La neurociencia computacional consiste en una formalización matemática de los comportamientos que observamos en el sistema nervioso", explica Compte. "A través de simulaciones comprendemos el funcionamiento del cerebro; cómo este órgano almacena memoria, cómo procesa información visual, táctil u olfativa y otros muchos estímulos".
Para realizar esta labor, los matemáticos, los físicos, informáticos y biólogos deben trabajar juntos. "Nos centramos en un aspecto muy concreto, por ejemplo, la memoria", ilustra Compte, para luego explorar los mecanismos que contribuyen a su funcionamiento. "Recogemos parámetros de experimentos de tejido nervioso 'in vitro' e imágenes, entre otros". Después desarrollan un modelo matemático ".
Uno de los proyectos más llamativos en este campo es el que están realizando expertos en Lausana (Suiza). Están trabajando en la simulación en tres dimensiones del neocórtex, la parte más externa del cerebro, que confiere a los humanos sus características más significativas, como la capacidad de hablar, leer o las emociones complejas.
Para modelar el cerebro a escala celular se necesitan cientos de miles de parámetros matemáticos. Por eso, estos investigadores se han aliado con la empresa informática IBM, que les permite usar de uno de los pocos superordenadores que existen, el 'Blue Gene', que puede realizar casi 25 billones de operaciones matemáticas por segundo. La simulación proporcionará interesantes datos sobre el funcionamiento de las complicadas redes neuronales del cerebro y su microarquitectura.
El trabajo de los físicos, informáticos y matemáticos en relación con el de los biólogos y neurofisiólogos es bidireccional. Por una parte, el modelo matemático obtenido por los informáticos se utiliza para simular cómo reaccionaría un sistema de redes neuronales concreto. Para 'pulir' el modelo artificial "se pueden variar las condiciones para predecir cómo reaccionaría dicho sistema y se observa en el laboratorio si los resultados que propone el programa coinciden con la realidad", indica Compte.
Por otra, con los programas los biólogos pueden lanzar hipóteis y predecir si son ciertas. Aunque, por supuesto, tendrán que ser comprobadas (o desmontadas) con experimentos en el laboratorio realizados.
Los programas informáticos se han convertido en una herramienta fundamental en el estudio de un órgano tan complejo como el cerebro. Hoy en día la neurociencia computacional es uno de los campos de la ciencia teórica más efervescentes.
Los británicos A. L. Hodgkin y A. F. Huxley son considerados los pioneros en la integración de matemáticas y la neurología.Este trabajo marcó una nueva era en el estudio del sistema nervioso y les hizo merecedores del Premio Nobel en 1953.Desde entonces no se ha producido ningún hito de estas proporciones en este campo.
La neurociencia computacional está sufriendo un fuerte impulso en los últimos 15 años. Según Compte, "se trabaja mucho y los implicados están ilusionados y estimulados". Hay grupos fuertes con proyectos en marcha, sobre todo en Alemania y Estados Unidos.
Sin embargo este panorama no lo comparte gran parte de Europa. "En España sólo hay pequeños equipos dispersos".
La neurociencia computacional consiste en una formalización matemática de los comportamientos que observamos en el sistema nervioso", explica Compte. "A través de simulaciones comprendemos el funcionamiento del cerebro; cómo este órgano almacena memoria, cómo procesa información visual, táctil u olfativa y otros muchos estímulos".
Para realizar esta labor, los matemáticos, los físicos, informáticos y biólogos deben trabajar juntos. "Nos centramos en un aspecto muy concreto, por ejemplo, la memoria", ilustra Compte, para luego explorar los mecanismos que contribuyen a su funcionamiento. "Recogemos parámetros de experimentos de tejido nervioso 'in vitro' e imágenes, entre otros". Después desarrollan un modelo matemático ".
Uno de los proyectos más llamativos en este campo es el que están realizando expertos en Lausana (Suiza). Están trabajando en la simulación en tres dimensiones del neocórtex, la parte más externa del cerebro, que confiere a los humanos sus características más significativas, como la capacidad de hablar, leer o las emociones complejas.
Para modelar el cerebro a escala celular se necesitan cientos de miles de parámetros matemáticos. Por eso, estos investigadores se han aliado con la empresa informática IBM, que les permite usar de uno de los pocos superordenadores que existen, el 'Blue Gene', que puede realizar casi 25 billones de operaciones matemáticas por segundo. La simulación proporcionará interesantes datos sobre el funcionamiento de las complicadas redes neuronales del cerebro y su microarquitectura.
El trabajo de los físicos, informáticos y matemáticos en relación con el de los biólogos y neurofisiólogos es bidireccional. Por una parte, el modelo matemático obtenido por los informáticos se utiliza para simular cómo reaccionaría un sistema de redes neuronales concreto. Para 'pulir' el modelo artificial "se pueden variar las condiciones para predecir cómo reaccionaría dicho sistema y se observa en el laboratorio si los resultados que propone el programa coinciden con la realidad", indica Compte.
Por otra, con los programas los biólogos pueden lanzar hipóteis y predecir si son ciertas. Aunque, por supuesto, tendrán que ser comprobadas (o desmontadas) con experimentos en el laboratorio realizados.
