Descubriendo cómo funciona el cerebro a través de la computación
Crédito: CC0 Dominio público
Acelerar el progreso en la neurociencia nos está ayudando a comprender el panorama general de cómo se comportan los animales y qué áreas del cerebro están involucradas en provocar estos comportamientos y también el panorama pequeño de cómo las moléculas, las neuronas, y las sinapsis interactúan. Pero hay una gran brecha de conocimiento entre estas dos escalas, desde el cerebro completo hasta la neurona.
Un equipo dirigido por Christos Papadimitriou, profesor de informática de la familia Donovan en Columbia Engineering, propone un nuevo sistema computacional para ampliar la comprensión del cerebro a un nivel intermedio, entre las neuronas y los fenómenos cognitivos como el lenguaje. El grupo, que incluye informáticos del Instituto Tecnológico de Georgia y un neurocientífico de la Universidad Tecnológica de Graz, ha desarrollado una arquitectura cerebral basada en ensamblajes neuronales, y demuestran su uso en el procesamiento sintáctico en la producción del lenguaje; su modelo, publicado en línea el 9 de junio en PNAS, es consistente con resultados experimentales recientes.
«Para mí, comprender el cerebro siempre ha sido un problema computacional», dice Papadimitriou, quien quedó fascinado por el cerebro cinco años atrás. «Porque si no es así, no sé por dónde empezar».
Fue estimulado por el investigador de Columbia y premio Nobel Richard Axel, quien recientemente señaló: «No tenemos una lógica para la transformación de la actividad neuronal en pensamiento y acción». Papadimitriou se preguntó qué pasaría si interpretara esta «lógica» como un lenguaje de programación como Python: así como Python manipula números, la lógica del cerebro manipula poblaciones de neuronas.
Él y su equipo desarrollaron un sistema computacional, el Cálculo de ensamblaje, que abarca operaciones en ensamblajes, o grandes poblaciones, de neuronas que parecen estar involucradas en procesos cognitivos como la impresión de recuerdos, conceptos y palabras. De la misma manera que los programas de Python se pueden compilar en código de máquina y ejecutar, el cálculo de ensamblaje se puede traducir, en principio, al lenguaje de las neuronas y las sinapsis. Los investigadores pudieron demostrar, tanto analíticamente como a través de simulaciones, que el sistema es plausiblemente realizable a nivel de neuronas y sinapsis.
«Entonces, finalmente hemos articulado nuestra teoría sobre la naturaleza del ‘lógica’ buscada por Axel, y su evidencia de apoyo», dice Papadimitriou, quien también es miembro del Data Science Institute. «Ahora viene la parte difícil, ¿se tomarán en serio los neurocientíficos nuestra teoría y tratarán de encontrar evidencia de que algo así ocurre en el cerebro o no?»
Con una nueva subvención de tres años de National Science Foundation, el equipo ahora está trabajando con neuropsicólogos experimentales en CUNY para llevar a cabo experimentos de fMRI en humanos para verificar las predicciones de su teoría sobre el lenguaje.
El estudio se titula «Cómputo cerebral por ensamblajes de neuronas .»
Explore más
Cómo los cambios sinápticos se traducen en cambios de comportamiento Más información: Computación cerebral por ensamblajes de neuronas, PNAS (2020). DOI: 10.1073/pnas.2001893117 , www.pnas.org/content/early/2020/06/08/2001893117 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad de Columbia Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Cita: Descubriendo cómo funciona el cerebro a través de la computación (11 de junio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-brain.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.