Neuronas

Neuronas codificando tiempo y ordenadores con memoria infinita
Por: Pere Estupinya | 09 de mayo de 2012
Estás en la selva, oyes un ruido sospechoso, y te giras inmediatamente hacia la dirección exacta de donde vino el sonido. A tus antepasados mamíferos esta habilidad les resultó imprescindible para saber hacia dónde escapar.
Haz la prueba: Si cierras los ojos y alguien chasquea sus dedosseñalarás sin problema el lugar donde se encuentra. ¿Cómo averigua tu cerebro con tanta precisión si el sonido vino de la izquierda, por detrás o más arriba? Entenderlo te puede llevar a construir ordenadores con memoria infinita.
La clave está en unos sistemas neuronales que codifican información no sólo con neurotransmisores y señales eléctricas, sino también en función del tiempo. 
La pareja dematemáticos Gemma y Ferran te lo explican desde sus respectivos departamentos de neurociencia y de nanofísica de la New York University en Washington Square.
Gemma Huguet intenta construir ecuaciones diferenciales que describan los patrones de polarización de las neuronas encargadas de transmitir sonidos en el cerebro. Cuando una onda sonora llega a tus oídos, las células ciliadas de tus cócleasvibran, transforman la señal física en estímulo eléctrico, y envían la información a un lugar muy especial de tu cerebro: El Medial Superior Olive.
Allí hay unas neuronas con dentritas (brazos) hacia la izquierda recibiendo la señal de tu oído izquierdo, y hacia la derecha recibiendo del derecho. Y lo más importante: sabiendo interpretar si hay microsegundos de desfase en la llegada de laseñal. Es lo que se llama coincidence detection.
Si un sonido viene desde la izquierda, la señal eléctrica llegará a las neuronas del Medial Superior Olive un poquito más pronto desde la izquierda que desde la derecha, y la activación de dichas neuronas será más o menos alta en función de este pequeño retraso. Esta información será enviada al córtex auditivo, e intervendrán muchos otros mecanismospara darle sentido. Pero es la manera básica como tu cerebro mamífero sabe exactamente el ángulo de donde le viene un ruido.
En los pájaros es un poco diferente. Sus tímpanos y sistema auditivo evolucionaron hace 200 millones de años desde los arqueosaurios ancestros de aves, de manera independiente al oido de los mamíferos millones de años después. Pero ambos cerebros desarrollaron de maneraconvergente sistemas decoincidence detection.   
En el caso de los pájaros de cada cóclea salen diversas neuronas con caminos más o menos largos hacia un espacio común llamado nucleus laminaris. Allí hay una larga serie de células neuronales que sólo se excitarán cuando la señal llega simultáneamente por la izquierda y la derecha. En función del ángulo por donde venga el sonido, esto ocurrirá cuandoel camino por la izquierda haya sido un poquito más corto que por la derecha, o al revés. La neurona en que coincidan será la que se activará enviando información sobre la localización exacta del ruido. En neurociencia se conoce como el Jeffress Model.
Difícil de explicar en palabras, la idea es la misma: Coincidende Detection: sistemas neuronales que saben interpretar las ínfimas diferencias detiempo entre una señal física que llega por la izquierda y otra que lo hace por la derecha.
Es decir; se trata de neuronas codificando información en función del tiempo. Y el tiempo no es un código binario limitado a combinaciones de ceros y unos, sino una magnitud potencialmente infinita. Un retraso puede ser de 0,1 microsegundos, de 0,01, de 0,011, 0,0121… y así todos los decimales quequieras. ¿Se podría utilizar este principio para diseñar nuevas formas de computar información? Eso es lo que pretende el también matemático Ferran Macia en su laboratorio de nanotecnología 8 pisos por debajo de Gemma.
Inspirados inicialmente por los procesos cerebrales de coincidence detection, Ferran y su jefe ya han patentado una especie de placas con nano-osciladores magnéticos que codifican...