Un grupo de investigadores del Institut de Física Interdisciplinària i Sistemes Complexos (IFISC), centro mixto de investigación entre el Consell Superior d'Investigacions Científiques y la Universidad de las Illes Balears, han publicado recientemente un estudio en la revista Physical Review Letters en el que abordan algunas cuestiones fundamentales sobre el funcionamiento de los sistemas dinámicos acoplados. El artículo «Synchronization in Simple Network Motifs with Negligible Correlation and Mutual Information Measures» trata, concretamente, cuando la relación es muy baja o prácticamente inexistente. La semejanza entre las respuestas dinámicas de dos sistemas, periódicos o caóticos, conectados (acoplados) se puede cuantificar a través de la correlación entre ellos. Si los dos sistemas hacen exactamente lo mismo en el mismo momento, la correlación es máxima y se puede decir que están completamente sincronizados. Si la correlación no es máxima, aún pueden estar sincronizados pero no de forma completa; lo están de forma generalizada.

La investigación de los investigadores Miguel C. Soriano, Ingo Fischer y Claudio Mirasso, del IFISC (CSIC-UIB), y Guy Van der Sande, de la Universidad Libre de Bruselas, plantea preguntas a propósito de la conectividad entre sistema como por ejemplo: ¿Pueden dos o más sistemas tener comportamientos dinámicos diferentes, es decir, pueden no presentar correlación y a pesar de todo estar sincronizados? ¿Pueden tener una correlación insignificante y a pesar de todo estar físicamente conectados?

Los resultados presentados tienen validez general, pero como ejemplo se expone qué podría ocurrir en el cerebro. Numerosos estudios intenta determinar la conectividad anatómica entre áreas corticales, o grupos de neuronas, a través de las medidas de correlación entre las respuestas dinámicas, teniendo en cuenta que la red neuronal se comporta como un sistema dinámico acoplado. Los resultados teóricos de esta publicación demuestran que la correlación entre los elementos del sistema puede ser insignificante, y aun así todas las neuronas estar conectadas. Los resultados del artículo alerta que una correlación muy baja o, incluso inexistente en la práctica, no permite descartar una conexión anatómica real.

Estas conclusiones plantean nuevas preguntas y nuevos retos, en particular en el campo de la neurociencia. ¿Hasta qué punto se subestiman las conexiones indirectas entre elementos dinámicos de una red (por ejemplo en el cerebro)? A propósito, ¿debe ser que el comportamiento colectivo y la sincronización, siempre difíciles de detectar, tienen gran importancia en estos sistema?

Referencia bibliográfica

SORIANO, M. C., VAN DER SANDE, G., FISCHER, I. & MIRASSO, C. R. «Synchronization in Simple Network Motifs with Negligible Correlation and Mutual Information Measures». Physical Review Letters, 108, 134101, (2012). DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.134101

Fecha de publicación: Mon Apr 16 13:37:00 CEST 2012