Una estructura compleja que evoluciona constantemente y se encuentra entre dos estados distintos. Eso es exactamente lo que investigadores de la Universidad Northwestern han descubierto en el cerebro humano. Han constatado que el cerebro está cerca de un punto crítico de transición de fase, un hallazgo que podría cambiar nuestra comprensión de su funcionamiento.
a. Imagen de microscopía electrónica (EM) de una región del cerebro humano.
b. Datos de segmentación para la imagen EM en a. Los colores indican diferentes segmentos.
c. Imagen EM de una región más grande del cerebro humano con la segmentación de cinco neuronas específicas, mostrando cómo las mismas neuronas pueden atravesar varias veces un mismo plano. Los círculos resaltan los pequeños fragmentos difíciles de ver. El rectángulo negro en la parte superior izquierda indica la región mostrada en a.
d. Reconstrucciones en malla 3D de las cinco neuronas destacadas en c con la zona más grande mostrada en c indicada por el rectángulo gris. El estudio muestra que los cerebros humanos, de ratones y de moscas de la fruta comparten una estructura celular similar, cercana a un cambio de fase. Este hallazgo podría transformar los modelos informáticos del cerebro. Los investigadores aún no saben exactamente entre qué fases se sitúa el cerebro, pero esta nueva información podría ayudar a entender mejor su complejidad.
Al examinar datos de reconstrucciones 3D del cerebro, los investigadores encontraron que estas muestras mostraban propiedades físicas similares a las de los imanes cuando se calientan. Por ejemplo, la estructura de las neuronas es fractal: las pequeñas partes se parecen al conjunto.
Utilizando técnicas de física, los investigadores midieron la estructura de las neuronas, revelando patrones repetitivos y tamaños variados, signos típicos de un estado crítico. Estas observaciones ofrecen una nueva perspectiva sobre el equilibrio delicado del cerebro entre dos fases.
Los investigadores encontraron que estas propiedades críticas son las mismas entre diferentes especies, lo que sugiere un principio universal para las estructuras cerebrales. Esto podría explicar por qué cerebros distintos comparten principios fundamentales similares y ayudar a modelar redes neuronales artificiales.
Los investigadores planean examinar aún más datos, incluidas secciones más grandes del cerebro de diferentes especies, para ver si estos hallazgos siguen siendo válidos. Esto podría ayudar a crear modelos simples para entender mejor el cerebro e incluso inspirar nuevas tecnologías.
Fuente: Communications Physics