Wetenschappers van de Universiteit van Granada (UGR) hebben voor het eerst bewezen dat er een nauw verband bestaat tussen verschillende opkomende verschijnselen in magnetische systemen (grootschalig bestudeerd door fysici van de gecondenseerde materie) en bepaalde toestanden van hersenactiviteit.

De onderzoekers, die hun werk in het tijdschrift hebben gepubliceerd Neurale netwerken , hebben een hersenmodel bestudeerd dat bestaat uit een gebalanceerd neuronaal netwerk met 80% exciterende synapsen (dat wil zeggen, neuronale verbindingen die de overdracht van informatie tussen neuronen bevorderen) en 20% remmersynapsen (neuronale verbindingen die voorkomen dat genoemde informatie wordt verzonden).

interessant, het oorspronkelijke doel van de UGR-wetenschappers was om te bestuderen hoe het autistische brein werkt, waarvoor ze van plan waren een wiskundig model te ontwikkelen waarmee de neuronale verbindingen van deze ziekte zouden kunnen worden geanalyseerd.

Echter, naarmate hun onderzoek vorderde, ze konden aantonen zowel wiskundig als via computersimulaties, het bestaan ​​van een soort staat genaamd "spin glass, " wat overeenkomt met toestanden van lage activiteit (omlaag) of hoge activiteit (omhoog). Dit is algemeen beschreven in de cortex van zoogdieren, inclusief het menselijk brein.

De zogenaamde spin-glastoestanden zijn magnetische systemen die uitgebreid zijn beschreven in ongeordende magnetische materialen bij lage temperatuur en die ook voorkomen in kunstmatige neurale netwerkmodellen.

Spin-glass-toestanden zijn bevroren ongeordende spin-toestanden als gevolg van frustratie in de interacties tussen spins (fysieke eigenschap van subatomaire deeltjes, waardoor elk elementair deeltje een intrinsiek impulsmoment draagt ​​waarvan de waarde vast is). Deze toestanden kunnen zowel ferromagnetisch als antiferromagnetisch zijn, voorkomen dat het systeem zich naar de grondtoestand ontspant of zeer lange ontspanningstijden veroorzaakt.

In de neurowetenschappen, anderzijds, de spin-glass toestanden manifesteren zich door bevroren neuronale activiteit, en ze verschijnen (bij afwezigheid van thermische fluctuaties of ruis) als gevolg van de interferentie die wordt veroorzaakt door het onthouden van een macroscopisch aantal herinneringen en de onmogelijkheid om zoveel van hen te onderscheiden in het geheugenproces.

In deze krant, de onderzoekers hebben voor het eerst de constructieve rol en functionaliteit van een bepaald type spin-glass staat in de neurowetenschappen bewezen. "In feite, we hebben zowel theoretisch als door simulatie bewezen dat de Up- en Down-toestanden die worden waargenomen in de activiteit van zoogdierhersenen slechts een manifestatie zijn van deze spin-glass-toestanden, " Joaquin Torres Agudo, professor van de afdeling Elektromagnetisme en Fysica van de Materie aan de UGR en hoofdauteur van de studie, verklaart.

Dit werk vormt een geschikt en nieuw theoretisch kader om de biologische mechanismen van destabilisatie van deze toestanden te bestuderen die overgangen tussen opwaartse en neerwaartse toestanden kunnen veroorzaken, vergelijkbaar met de overgangen die gewoonlijk worden beschreven tijdens anesthesieprocessen of bij de overgang van waken naar slapen.