{"id":962,"date":"2016-01-22T13:10:44","date_gmt":"2016-01-22T18:10:44","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bairesac.com\/blog\/?p=962"},"modified":"2016-01-22T13:10:44","modified_gmt":"2016-01-22T18:10:44","slug":"nuestro-cerebro-tiene-tanta-capacidad-de-memoria-como-todo-internet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bairesac.com\/blog\/archivo\/962","title":{"rendered":"Nuestro cerebro tiene tanta capacidad de memoria como todo Internet"},"content":{"rendered":"
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Cient\u00edficos de EE.UU. han determinado, midiendo con precisi\u00f3n el tama\u00f1o de las sinapsis neuronales, que la capacidad de memoria del cerebro es 10 veces mayor de lo que se cre\u00eda, y est\u00e1 en niveles de petabyte, es decir, Internet entera. El descubrimiento podr\u00eda abrir la v\u00eda de supercomputadores precisos y de bajo consumo.<\/p>\n<\/div>\n

Investigadores y colaboradores del Instituto Salk de Estudios Biol\u00f3gicos (La Jolla, California, EE.UU.) han realizado una observaci\u00f3n crucial sobre el tama\u00f1o de las conexiones neuronales, y calculan que la capacidad de memoria del cerebro es mucho mayor de lo que se suele estimar. El nuevo trabajo tambi\u00e9n responde a una vieja pregunta sobre c\u00f3mo puede ser el cerebro tan eficiente energ\u00e9ticamente, y podr\u00eda ayudar a los ingenieros a construir ordenadores incre\u00edblemente potentes, pero que tambi\u00e9n conserven la energ\u00eda.<\/p>\n

Terry Sejnowski, profesor de Salk y co-autor principal del art\u00edculo publicado en\u00a0eLife<\/em>, afirma: \u00abHemos descubierto la clave para descubrir el principio de dise\u00f1o de c\u00f3mo funcionan las neuronas del hipocampo con baja energ\u00eda, pero con una alta potencia de c\u00f3mputo. Nuestras nuevas mediciones de la capacidad de memoria del cerebro aumentan las estimaciones conservadoras por un factor de 10 hasta por lo menos un petabyte, al nivel de la World Wide Web.\u00bb<\/p>\n

Nuestros recuerdos y pensamientos son el resultado de patrones de actividad el\u00e9ctrica y qu\u00edmica en el cerebro. Una parte fundamental de la actividad se produce cuando las neuronas interact\u00faan en ciertos cruces, conocidas como sinapsis. Un\u00a0cable<\/em> de salida (un ax\u00f3n) de una neurona se conecta a un\u00a0cable<\/em> de entrada (una dendrita) de una segunda neurona.<\/p>\n

Las se\u00f1ales viajan a trav\u00e9s de la sinapsis en forma de productos qu\u00edmicos llamados neurotransmisores, para contar a la neurona receptora si debe transmitir una se\u00f1al el\u00e9ctrica a otras neuronas. Cada neurona puede tener miles de estas sinapsis con miles de otras neuronas.<\/p>\n

\u00abLa primera vez que reconstruimos cada dendrita, ax\u00f3n, proceso glial y sinapsis de un volumen de hipocampo del tama\u00f1o de un solo gl\u00f3bulo rojo, nos desconcert\u00f3 un poco la complejidad y la diversidad de las sinapsis\u00bb, dice Kristen Harris, co-autora principal del trabajo y profesora de neurociencia en la Universidad de Texas (Austin), en la\u00a0web<\/a> del Instituto. \u00abAunque esperaba aprender los principios fundamentales de c\u00f3mo se organiza el cerebro, me sorprendi\u00f3 de verdad la precisi\u00f3n obtenida en los an\u00e1lisis.\u00bb<\/p>\n

Sinapsis<\/strong><\/span><\/p>\n

Las sinapsis son todav\u00eda un misterio, a pesar de que su disfunci\u00f3n puede causar una serie de enfermedades neurol\u00f3gicas. Las sinapsis m\u00e1s grandes -con m\u00e1s superficie y con ves\u00edculas de neurotransmisores m\u00e1s grandes- son m\u00e1s fuertes, lo que las hace m\u00e1s propensas a activar las neuronas circundantes que las sinapsis medianas o peque\u00f1as.<\/p>\n

El equipo de Salk, mientras reconstru\u00eda en 3D tejido de hipocampo (el centro de memoria del cerebro) de rata, not\u00f3 algo inusual. En algunos casos, un solo ax\u00f3n de una neurona formaba dos sinapsis para llegar a una sola dendrita de una segunda neurona, lo que significa que la primera neurona parec\u00eda estar enviando un mensaje duplicado a la neurona receptora.<\/p>\n

En un primer momento, los investigadores no pensaron mucho sobre esta duplicidad, que se produce alrededor del 10 por ciento del tiempo en el hipocampo. Pero Tom Bartol, uno de los miembros de Salk, tuvo una idea: si pod\u00edan medir la diferencia entre dos sinapsis muy similares como esas, pod\u00edan hacerse una idea mejor del tama\u00f1o de las sinapsis, que hasta ahora s\u00f3lo hab\u00edan sido clasificadas en como peque\u00f1as, medianas y grandes.<\/p>\n

Para ello, los investigadores utilizaron microscop\u00eda avanzada y algoritmos computacionales que hab\u00edan desarrollado para obtener im\u00e1genes de cerebros de ratas y reconstruir la conectividad, las formas, los vol\u00famenes y la superficie del tejido cerebral hasta un nivel nanomolecular. Los cient\u00edficos esperaban que las sinapsis fueran m\u00e1s o menos similares en tama\u00f1o, pero se sorprendieron al descubrir que las sinapsis eran casi id\u00e9nticas.<\/p>\n

\u00abNos quedamos sorprendidos de encontrar que la diferencia en los tama\u00f1os de los pares de sinapsis eran muy peque\u00f1as, en promedio s\u00f3lo del ocho por ciento. Nadie pens\u00f3 que fuera tan peque\u00f1a\u00bb, dice Bartol.<\/p>\n

Debido a que la capacidad de memoria de las neuronas depende del tama\u00f1o de la sinapsis, esta diferencia del ocho por ciento result\u00f3 ser un n\u00famero de clave que el equipo pudo entonces introducir en sus modelos algor\u00edtmicos del cerebro, para medir la cantidad de informaci\u00f3n que potencialmente podr\u00eda ser almacenada en las conexiones sin\u00e1pticas.<\/p>\n

\"Reconstrucci\u00f3n<\/a>
Reconstrucci\u00f3n computarizada del hipocampo. Fuente: Instituto Salk.<\/figcaption><\/figure>\n
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En t\u00e9rminos inform\u00e1ticos<\/strong><\/span><\/p>\n

Se sab\u00eda que el rango de tama\u00f1os de las sinapsis era de 60 a 1 y que la mayor\u00eda eran peque\u00f1as. Pero con el conocimiento de que las sinapsis de todos los tama\u00f1os pueden variar en m\u00e1rgenes tan peque\u00f1os como un ocho por ciento, el equipo determin\u00f3 que podr\u00eda haber cerca de 26 categor\u00edas de tama\u00f1os de las sinapsis, en lugar de s\u00f3lo unas pocas.<\/p>\n

\u00abNuestros datos sugieren que hay 10 veces m\u00e1s tama\u00f1os discretos de sinapsis de lo que se pensaba\u00bb, dice Bartol. En t\u00e9rminos inform\u00e1ticos, 26 tama\u00f1os de sinapsis corresponden a alrededor de 4,7 \u00abbits\u00bb de informaci\u00f3n. Anteriormente, se pensaba que el cerebro era capaz de tener s\u00f3lo uno o dos bits para el almacenamiento de memoria a corto y largo plazo en el hipocampo.<\/p>\n

\u00abEsto es aproximadamente un orden de magnitud m\u00e1s de precisi\u00f3n de lo que nadie hubiera imaginado\u00bb, dice Sejnowski.<\/p>\n

Fiabilidad<\/strong><\/span><\/p>\n

Lo que hace esta precisi\u00f3n desconcertante es que las sinapsis del hipocampo son notoriamente poco fiables. Cuando una se\u00f1al se desplaza de una neurona a otra, por lo general activa esa segunda neurona s\u00f3lo el 10 al 20 por ciento de las veces.<\/p>\n

\u00abA menudo nos hab\u00edamos preguntado c\u00f3mo pod\u00eda salir la notable precisi\u00f3n del cerebro de estas sinapsis no confiables\u00bb, dice Bartol. Una respuesta, seg\u00fan el estudio, es que las sinapsis ajustan su tama\u00f1o de forma constante, seg\u00fan las se\u00f1ales que reciben.<\/p>\n

Consumo<\/strong><\/span><\/p>\n

Los resultados tambi\u00e9n ofrecen una explicaci\u00f3n de la eficiencia sorprendente del cerebro. El cerebro adulto al despertar genera s\u00f3lo 20 vatios de corriente continua, tanto como una bombilla de luz muy tenue. El descubrimiento podr\u00eda ayudar a los inform\u00e1ticos a construir ordenadores ultraprecisos de bajo consumo, en particular los que emplean \u00abaprendizaje profundo\u00bb y redes de t\u00e9cnicas neuronales artificiales capaces de aprendizaje y an\u00e1lisis sofisticados, como el habla, el reconocimiento de objetos y la traducci\u00f3n.<\/p>\n

Seg\u00fan Sejnowski, el \u00abuso de transmisiones probabil\u00edsticas resulta ser muy preciso y requiere mucha menos energ\u00eda tanto para ordenadores como para el cerebro.\u00bb<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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