La complejidad y su aplicación a la neurociencia

“El curioso caso de la complejidad en la ciencia” ha sido el título de la conferencia impartida por el catedrático de la Universidad de Granada, Joaquín Marro Borau, en la Facultad de Ciencias, con motivo del programa conmemorativo de San Alberto Magno

03/12/2014.  “Si el siglo pasado ha sido el siglo del desarrollo de la física este va a ser el siglo de la neurociencia”, ha declarado el físico Joaquín Marro en su visita a la UEx. Las interacciones entres físicos, matemáticos, biólogos y neurocientíficos están haciendo posible el desarrollo de esta ciencia que va a permitir conocer y comprender nuestro cerebro. Y para llegar aquí, ha sido fundamental la aplicación de la complejidad fuera de la física a otras ramas de la ciencia como la biología, las TIC e incluso las ciencias económicas. La complejidad presenta un aspecto muy importante, la universalidad, es un estrato común a todas las ciencias.

Desde una perspectiva cualitativa, “la complejidad en ciencias explica que las propiedades de una materia emergen y son consecuencia de cómo se relacionan entre si sus componentes elementales, las moléculas”, ha explicado en su charla Joaquín Marro. En la naturaleza existen varios niveles de descripción, el microscópico, nanoscópico, mesoscópico y macroscópico, que están relacionados. Así, lo que ocurre en el nivel nanoscopio es consecuencia de lo que sucede en el microscópico, pero no al revés. “Esta idea es trasladable a otras ciencias, como las ciencias sociales. El comportamiento de un colectivo viene determinado por cómo se relacionan sus propiedades, de manera que para entender el comportamiento hay que estudiar las relaciones”.

La poda sináptica

El investigador Marro Borau ha explicado el caso de la complejidad en el cerebro, y ha animado a físicos y matemáticos a estudiar este órgano como un medio físico más. Este es un medio excitable, capaz de procesar señales débiles. En el cerebro, con 86.000 millones de neuronas y donde cada una de estas células nerviosas tiene entre 1000 y 10.000 conexiones, hay una coordinación intensa y muy suave entre todas las piezas. Las neuronas son no lineales y las sinapsis dinámicas, no son de intensidad constante. Entender el cerebro significa conocer cuáles son sus componentes y cómo se relacionan las neuronas entre sí, de modo que es posible realizar predicciones de propiedades emergentes.

El catedrático de la Universidad de Granada investiga en particular el fenómeno de la poda sináptica. “El cerebro desde sus comienzos en el seno materno hasta varios años después de la gestación evoluciona de manera intensa, hay una explosión de producción neuronal y de sinapsis, pero por motivos que la ciencia todavía desconoce, muchas de estas conexiones desaparecen. El que una persona sea un genio o sufra autismo o esquizofrenia dependerá de este proceso”, opina el investigador. Los científicos estudian cuáles son las pautas de este proceso desde un punto de vista matemático, es decir, el objetivo es hallar la ecuación matemática que explica la poda sináptica, por qué unas ramas en el proceso de arborización neuronal se crean de una manera y no de otra.