Tendencias21
El cerebro imita a las redes de telecomunicaciones

El cerebro imita a las redes de telecomunicaciones

El cerebro computa la información como lo hacen las redes de telecomunicaciones, ha descubierto un estudio: las neuronas individuales pueden llevar más de una señal a la vez, como ocurre con la transmisión digital. El descubrimiento explica cómo el cerebro procesa información compleja y da pistas sobre algunas de nuestras limitaciones cognitivas y perceptivas.

El cerebro imita a las redes de telecomunicaciones

La multiplexión por división de tiempo (MDT o TDM) es una técnica empleada desde los inicios de las telecomunicaciones para enviar múltiples llamadas telefónicas al mismo tiempo a través de un único cable. En telecomunicación, la multiplexación es la técnica de combinar dos o más señales y transmitirlas por un solo medio de transmisión. La MDT es el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad, especialmente en los sistemas de transmisión digitales.

Lo sorprendente es que una investigación de la Universidad de Duke en Estados Unidos ha descubierto que las neuronas individuales pueden codificar información sobre estímulos múltiples al mismo tiempo, de forma muy similar a como los dispositivos electrónicos, como los teléfonos celulares, clasifican las señales por frecuencia.

Estudiando cómo los monos responden al sonido, un equipo de neurocientíficos y estadísticos descubrió que una sola neurona puede codificar información de dos sonidos diferentes al cambiar entre la señal asociada con un sonido y la señal asociada con el otro sonido.

«La pregunta que hicimos fue: ¿cómo preservan las neuronas la información sobre dos estímulos diferentes en el mundo a la vez?»,  explica Jennifer Groh, una de las investigadoras, en un comunicado. «Encontramos que hay periodos de tiempo en que una neurona determinada responde a un estímulo y otros períodos de tiempo en los que responde al otro», añade Groh. «Parecen ser capaces de alternar entre cada estímulo».

Estos  resultados pueden explicar cómo el cerebro procesa información compleja del mundo que nos rodea, y también pueden proporcionar una idea de algunas de nuestras limitaciones cognitivas y perceptivas. Los resultados se han publicado en Nature Communications.

Experimento con monos

En el experimento, los investigadores sentaron a dos monos en una habitación oscura y los entrenaron para mirar en la dirección de los sonidos que escucharon. Los investigadores provocaron un sonido o dos sonidos,  alternativamente, cada sonido en una frecuencia diferente y proveniente de diferentes lugares.

Cuando los investigadores generaron dos sonidos juntos, los monos miraron primero en la dirección de un sonido, y luego en la dirección del otro sonido, lo que indica que los monos reconocieron la existencia de dos sonidos distintos.

Para descubrir cómo los cerebros de los monos codificaron ambos sonidos simultáneamente, el equipo utilizó electrodos en el colículo inferior, principal núcleo del mesencéfalo en la ruta auditiva, para medir los pequeños picos en el campo eléctrico local causados ​​por el disparo de las neuronas como reacción al sonido.

Los investigadores investigaron la respuesta de las neuronas individuales, tanto a sonidos individuales como a sonidos combinados. La práctica estándar en el campo es contar cuántos picos ocurren durante un período de tiempo y calcular el promedio, explica Groh. Pero este método oscurece cualquier fluctuación en la actividad que pueda indicar que las neuronas están alternando entre diferentes estímulos.

El equipo aplicó una combinación de métodos estadísticos avanzados, incluido un nuevo método desarrollado por los investigadores, para extraer patrones más detallados del comportamiento de las neuronas como reacción al sonido.

Neurona individual

Así descubrieron que una sola neurona podría responder a un sonido con un índice de disparo, y a un segundo sonido con un índice de disparo diferente. Sin embargo, cuando ambos sonidos se emitieron simultáneamente, la reacción de las neuronas pareció fluctuar entre las dos velocidades de disparo.

En ocasiones, las fluctuaciones fueron lo suficientemente rápidas como para que las neuronas conmutaran en medio segundo la presentación del sonido, y en otros casos el cambio fue más lento.

El equipo repitió el análisis estadístico sobre los datos de experimentos anteriores realizados para medir la reacción de las neuronas individuales ante la visión de una o dos caras. Este análisis reveló el mismo patrón neuronal de conmutación que  se produce cuando dos caras están presentes.

Estos hallazgos proporcionan pistas sobre otras circunstancias en las que el cerebro tiene que hacer más de una cosa a la vez con un conjunto limitado de neuronas. Por ejemplo, nuestra memoria de trabajo (la cantidad de cosas que podemos mantener en nuestras mentes al mismo tiempo) está limitada a alrededor de cinco a siete elementos. Si bien estos experimentos no se relacionan directamente con la memoria de trabajo, los investigadores creen que más estudios pueden ayudar a explicar estas restricciones.

Referencia

Single neurons may encode simultaneous stimuli by switching between activity patterns. Valeria C. Caruso, et al. Nature Communications, Volume 9, Article number: 2715 (2018). DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-018-05121-8

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Un nuevo reactor captura CO2 y lo convierte en combustible sostenible 17 febrero, 2025
    Investigadores británicos han desarrollado un reactor de energía solar que puede usarse para fabricar combustible sostenible a través de la captura de dióxido de carbono (CO2) directamente del aire, alimentando automóviles y aviones o haciendo posible la confección de productos químicos y farmacéuticos. Podría ser un gran avance hacia una economía circular y respetuosa del […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Meta puede convertir tus pensamientos en textos, pero tienes que cargar con media tonelada 17 febrero, 2025
    Meta está probando un dispositivo que traduce la actividad cerebral en texto en pantalla, pero que requiere transportar alrededor de media tonelada de equipo de laboratorio para su funcionamiento. Aunque el sistema puede identificar con alrededor del 80% de precisión los pensamientos en la mente humana, aún está muy lejos de ser una solución práctica. 
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Los materiales tienen memoria y podemos aprovecharla 17 febrero, 2025
    Los científicos han descubierto una nueva forma en que los materiales pueden crear "recuerdos" sobre aquello que les sucedió en el pasado, desarrollando originales y emocionantes posibilidades en la informática y la ingeniería mecánica.
    Redacción T21
  • Podemos comprender oraciones escritas en un parpadeo 16 febrero, 2025
    Nuestro cerebro puede entender oraciones escritas en lo que dura el parpadeo de un ojo, según revela un nuevo estudio. Los científicos descubrieron que el procesamiento del lenguaje escrito ocurre a velocidades significativamente más rápidas de las necesarias para hablar o comunicarse en voz alta.
    Pablo Javier Piacente
  • Las ganas de postre surgen en el cerebro cuando hemos comido bien 14 febrero, 2025
    Los investigadores demostraron que un grupo de células nerviosas, denominadas neuronas POMC, son las responsables de mantener nuestras ganas de comer postre, a pesar de haber disfrutado de un almuerzo o una cena suculenta que nos ha saciado. En roedores y humanos, estas neuronas se activan tan pronto como se tiene acceso al azúcar, facilitando […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • ¿ChatGPT reemplazará a los psicoterapeutas en el futuro? 14 febrero, 2025
    Los científicos descubrieron que las respuestas producidas por el popular sistema ChatGPT eran generalmente mejor valoradas que las entregadas por un psicólogo humano en el marco de una situación de terapia de pareja: eran más largas y contenían más sustantivos y adjetivos, aportando una mayor contextualización.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Una bacteria podría resolver los crímenes ligados a agresiones sexuales 14 febrero, 2025
    Una especie bacteriana única, conocida como “sexoma”, se transfiere entre individuos durante las relaciones sexuales. Estas firmas microbianas podrían servir como evidencia forense, incluso cuando no existan marcadores de ADN tradicionales, transformándose en una herramienta clave para la resolución de delitos que involucren agresiones sexuales.
    Redacción T21
  • ¿Será capaz Europa de subirse al tren de la Inteligencia Artificial? 14 febrero, 2025
    Europa va a invertir 309.000 millones de euros en Inteligencia artificial, muy lejos de los 500.000 euros que se propone Estados Unidos, mediante una iniciativa público-privada que parece más un ideal que un plan de acción realista. De momento.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Descubren el lugar exacto dónde la vida comenzó a desarrollarse en la Tierra primitiva 13 febrero, 2025
    Científicos estadounidenses concluyen en un nuevo estudio que los primeros microorganismos que se adaptaron de un entorno prehistórico con poco oxígeno al que existe en la actualidad lo lograron en ambientes semejantes a los enormes géiseres del actual Parque Nacional de Yellowstone, ubicado en el oeste de Estados Unidos, hace aproximadamente 2.400 millones de años.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Comprobado en ratones: el estrés intensivo provoca sordera 13 febrero, 2025
    Los resultados de un nuevo estudio muestran que el estrés repetido podría cambiar la forma en que percibimos y respondemos al mundo que nos rodea: en roedores, los científicos comprobaron que se producen cambios en la forma en que el cerebro procesa el sonido, disminuyendo la capacidad para percibir los ruidos más intensos.
    Pablo Javier Piacente / T21