miércoles, 28 de abril de 2010

Las ciudades se organizan como las redes neuronales del cerebro

Las ciudades se organizan como las redes neuronales del cerebro

La presión económica y la selección natural han desarrollado el mismo tipo de interconexiones en ambos sistemas


Científicos de Estados Unidos han conseguido establecer similitudes entre la forma en que funcionan las redes neuronales y la manera en que se organizan las grandes ciudades del mundo. Redes de carreteras y redes de sinapsis son sorprendentemente parecidas, afirman los investigadores, porque responden a la misma necesidad: la de una interconexión compacta para funcionar correctamente. Las ciudades fueron escogidas para el estudio de la similitud de ambas redes porque su desarrollo ha respondido durante décadas a las presiones económicas, que serían lo más parecido a las presiones con las que la selección natural ha propiciado el desarrollo del cerebro. Por Yaiza Martínez.



Fuente: Rensselaer/Mark Changizi
La organización de las ciudades es similar a la organización del cerebro, y su evolución refleja la evolución de los cerebros animal y humano, señala un nuevo estudio realizado por científicos del Rensselaer Polytechnic Institute, de Estados Unidos.

Por otro lado, de la misma forma que los mamíferos avanzados requieren de una red neuronal robusta para desarrollar pensamientos más complejos y ricos, las grandes ciudades necesitan de amplias autopistas y sistemas de transporte para tener una población más grande y productiva.

Interconexiones en cerebros y ciudades

Según un comunicado emitido por dicho Instituto, la investigación, dirigida por Mark Changizi, neurobiólogo y profesor del Departamento de Ciencia Cognitiva del Rensselaer, ha revelado una sorprendente similitud en la forma en que las ciudades y el cerebro afrontan las dificultades para mantener una interconexión suficiente.

Según declara Changizi, “la selección natural ha guiado pacientemente el desarrollo del cerebro de los mamíferos a lo largo del tiempo, de la misma forma que políticos y empresarios han conformado indirectamente la organización de ciudades grandes y pequeñas”.

Para el científico parece como si tanto la evolución como los humanos “hubiesen llegado a una conclusión similar: tanto los cerebros como las ciudades, a medida que crecen, han de estar interconectados de manera compacta para funcionar correctamente”.

Cuando el cerebro va alcanzando mayor complejidad, su estructura y su organización cambian, con el fin de llegar a un nivel óptimo de interconexiones neuronales. Las neuronas, en los cerebros desarrollados, establecen un mayor número de sinapsis (que son uniones especializadas mediante las que se envían señales de unas a otras).

Por esta razón, no bastaría con doblar el tamaño del cerebro de un perro, por ejemplo, para que éste adquiera las capacidades cognitivas de un humano, sino que se necesitaría además que el cerebro del perro llegara a formar las conexiones neuronales pertinentes.

Aumento de superficie

En las ciudades ocurre exactamente lo mismo: la interconexión es un componente esencial de la funcionalidad general del sistema, afirma Changizi. Y va cambiando a medida que las ciudades crecen para asegurar su funcionalidad.

En su investigación, Changizi ha descubierto evidencias que relacionan el tamaño de una ciudad o de un cerebro con el número y el tamaño de sus infraestructuras.

El científico investigó y se documentó sobre la forma en que las infraestructuras aumentan tanto cuando crece la superficie del cerebro como cuando lo hace la de las ciudades. Para ello, contó con datos de 60 ciudades norteamericanas.

Así, descubrió que, a medida que el área de las ciudades y del neocortex (corteza nueva del cerebro) se incrementa, el número de conectores –autopistas en las ciudades y neuronas piramidales en el cerebro- también crece lentamente y a escalas similares.

Según Changizi, “cuando aumentan tanto en tamaño como en funcionalidad, las ciudades y el cerebro siguen leyes empíricas similares: deben mantener eficientemente un nivel fijo de interconexión, con el objetivo de funcionar de forma apropiada”.

Comparación entre neocortex y 60 urbes

En el artículo "Common Scaling Laws for City Highway Systems and the Mammalian Neocortex", publicado por la revista Complexity, Changizi y su colaborador, Marc Destefano, explican más a fondo los resultados del estudio.

En su realización, los científicos midieron concretamente el número de autopistas radiales y concéntricas de las 60 ciudades mencionadas (las ciudades normalmente tienen la tendencia a organizarse de manera radial alrededor de un centro urbano), así como las superficies de las áreas más enrevesadas del neocortex.

Así, descubrieron, por ejemplo, que el número de autopistas de salida y del número de sinapsis neuronales del neocortex eran proporcionalmente similares. O que las leyes de desarrollo neocorticales parecían una consecuencia de la presión de la selección natural, de la misma manera que el desarrollo de las interconexiones de las ciudades son consecuencia de la presión económica.

La única diferencia entre ambas redes de interconexiones, según los científicos, es que las neuronas transportan señales relacionadas con información, mientras que las autopistas y carreteras transportan personas y materiales. Pero, incluso, en esta diferencia existe una similitud: todo lo que recorre ambas redes resulta esencial para la funcionalidad a gran escala de los sistemas cerebral y urbano.

En definitiva, los científicos eligieron las ciudades como objetivo de estudio de las similitudes entre éstas y el cerebro porque la organización de las ciudades ha respondido durante décadas a fuerzas económicas y políticas, y no a principios conocidos de ingeniería. Es decir, que las ciudades serían sistemas fruto de algo parecido a las presiones de la selección natural, que son las que han condicionado el desarrollo del cerebro.

Fuente: http://www.tendencias21.net/Las-ciudades-se-organizan-como-las-redes-neuronales-del-cerebro_a3581.html