Utilizan experimentos con el cerebro humano para diseñar redes tecnólogicas más estables

El Instituto de Neurociencias, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, ha desarrollado un modelo basado en el cerebro humano, para diseñar sistemas formados por múltiples redes interconectadas. El objetivo es evitar que redes eléctricas o de telecomunicaciones se colapsen cuando uno de los nodos es atacado, incluso cuando no existen sistemas de respaldo. Esta investigación ha sido publicada en la revista científica Nature Physics.

El investigador del Instituto de Neurociencias Santiago Canals ha realizado este estudio, junto a un equipo de físicos de Brasil, de Argentina y de EE.UU., liderados por el profesor del City College de Nueva York Hernán Makse y por el investigador de la Universidad de Buenos Aires (Argentina) Mariano Sigman. El trabajo se basa en la retroalimentación entre la neurobiología y la física estadística, lo que ha permitido elaborar y validar el modelo propuesto.

Las redes, tanto las naturales como las artificiales, están compuestas principalmente por nodos, enlaces y concentradores. Los nodos son los puntos finales de la red y los concentradores son aquellos nodos en los que confluyen conexiones de múltiples nodos, lo que generalmente se conoce como enlaces. En el artículo publicado en Nature Physics, se ha demostrado que la estabilidad de un sistema de redes descansa en la relación entre la estructura interna de cada red y el patrón de conexiones entre redes. En primer lugar, debe existir convergencia. Es decir, que la mayor parte de los nodos que sirven para conectar unas redes con las otras sean del mismo grado, que tengan el mismo número de conexiones. La segunda es que estos nodos “inter-redes” deben ser, en su mayoría, hubs.

Para llevar a cabo el estudio, ha sido fundamental utilizar un modelo biológico estable con el que comparar los resultados teóricos con las verdades que aporta la naturaleza, sometida a siglos de evolución. Por ello, es de gran relevancia que se hayan utilizado los datos de dos experimentos totalmente independientes sobre el funcionamiento del cerebro humano. El primero de ellos se ha realizado a personas en estado de reposo, mientras que el segundo se ha realizado a personas que hacen tareas simultáneas, donde las redes cerebrales que se activan en cada caso difieren completamente de un experimento a otro. Empleando resonancia magnética funcional y utilizando las técnicas establecidas para la recreación de las redes cerebrales a través de las imágenes tomadas, el equipo multidisciplinar comprobó que en ambos casos se cumplían las predicciones del modelo.

La transferencia de estos hallazgos hacia el campo de las matemáticas y la ingeniería permitirá construir redes de redes mucho más eficientes. El trabajo ha sido posible gracias a la colaboración del Instituto de Neurociencias, el City College de Nueva York (EE.UU.), la Universidade Federal do Ceará de Brasil y la Universidad de Buenos Aires (Argentina) .