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Las neuronas aprenden cosas nuevas sin olvidar las viejas

19.06.2016

Se cree que el cerebro está cambiando constantemente, al igual que el mundo que nos rodea está cambiando, y si nos enfrentamos a algo nuevo, algo desconocido, gracias a la plasticidad neuronal, comprenderemos rápidamente cómo comportarnos en esta situación.

La plasticidad neuronal se entiende como la capacidad de las conexiones interneuronales para reorganizarse, establecer nuevas conexiones y la aparición de nuevos circuitos neuronales diseñados para resolver un nuevo problema. Por otro lado, algunas cosas resultan tan familiares para nosotros que las hacemos sin pensar, y todo tipo de señales que llegan a un cerebro ya adulto se procesan aquí de acuerdo con un patrón familiar establecido desde hace mucho tiempo.

¿Cómo se produce tal asimilación de lo nuevo sin destruir lo viejo? La respuesta puede parecer bastante obvia: dado que las neuronas pueden formar muchas conexiones, cada célula tiene un cierto conjunto permanente de ellas, una especie de "columna vertebral de sinapsis" que son responsables de una rutina aprendida durante mucho tiempo, pero cuando aparece algo nuevo, entonces lo viejo Se agregan conexiones permanentes nuevas, "no estándar". En teoría, esta hipótesis existe desde hace mucho tiempo, pero solo ahora se ha confirmado experimentalmente.

Investigadores del Instituto Max Planck de Neurociencia realizaron experimentos con ratones a los que se les vendaron los ojos en un ojo, después de lo cual observaron la actividad de las células nerviosas en la corteza visual. Se sabe que cuando el cerebro deja de recibir señales de un ojo, las neuronas que le son "asignadas" empiezan a responder a los impulsos visuales provenientes del otro ojo. Con los nuevos métodos genéticos, fue posible rastrear la actividad de las células individuales, y resultó que la combinación de lo antiguo y lo nuevo, de la que acabamos de hablar, ocurre en el cerebro literalmente a nivel celular.

Las neuronas del ojo cerrado, como era de esperar, cambiaron a datos del ojo abierto. Pero luego, cuando el ojo cerrado se abrió de nuevo, la actividad de las células nerviosas volvió al régimen anterior. Las neuronas separadas parecían recordar la configuración anterior, y cuando el flujo de señales visuales volvió a la normalidad, es decir, cuando ambos ojos volvieron a funcionar, las células simplemente "recordaron" según qué esquema deberían funcionar en este caso.

Los neurocientíficos enfatizan varias características importantes aquí. En primer lugar, la reconfiguración de las conexiones no se produjo a nivel de poblaciones celulares, grupos neuronales, como se esperaba, sino a nivel de células individuales. En segundo lugar, una y otra vez, es decir, cuando se repitió el experimento, los cambios afectaron a las mismas neuronas, que representaban alrededor de dos tercios de todas las células de la corteza visual. Otros no prestaron ninguna atención al hecho de que un ojo se cerraba o abría, o reaccionaban de tal manera que era extremadamente difícil explicar su comportamiento en el marco de la hipótesis de trabajo.

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A pesar de su tamaño, el M^3 es capaz de tomar fotografías, medir temperatura y presión y almacenar estos datos en su memoria. La programación informática se realiza mediante pulsos de luz, que pueden ser transmitidos por una lámpara situada junto al chip.

M ^ 3 consta de varias capas. Cada capa superior posterior es más pequeña que la anterior, por lo que la computadora parece una escalera. La capa inferior es una fotocélula que convierte la luz en electricidad para cargar la batería. Luego viene la capa de la batería, luego la capa del microprocesador y la memoria, luego la capa del módulo de radio. En la parte superior se puede colocar adicionalmente una lente con una fotomatriz en forma de cilindro (está en la segunda imagen). La computadora M^3 es completamente autónoma. Es capaz de recopilar y registrar datos extrayendo energía de la luz.

Según los desarrolladores, pudieron crear una computadora en miniatura después del lanzamiento del procesador Phoenix con un tamaño de 915 x 915 micrones, con un consumo de 500 pW (5 * 10-10 W, aproximadamente la misma cantidad de energía consumida por 500 humanos). células). Habiendo recibido el procesador, los ingenieros desarrollaron una fotocélula de un milímetro cuadrado, con una potencia de salida de 2 nW (2 * 10-9 W). Esto resultó ser suficiente para cargar la batería incorporada y para el funcionamiento autónomo del sistema en condiciones normales de iluminación, si la batería está baja.

Los desarrolladores creen que Michigan Micro Mote puede usarse en medicina. La computadora se puede utilizar para exámenes, medición de la presión intracraneal e intraocular en caso de lesiones y diversas enfermedades. El uso de M^3 haría estos procedimientos menos dolorosos y más seguros desde el punto de vista de la infección accidental.

Otra área de aplicación de la computadora es la industria y la infraestructura. Los ingenieros creen que el dispositivo podría usarse para explorar depósitos minerales o para monitorear las condiciones de la carretera colocando computadoras en el lecho de la carretera.

El módulo inalámbrico incorporado permite que la computadora transmita información a una distancia de hasta siete metros. Ahora los ingenieros están trabajando para aumentar el alcance del módulo hasta 20 metros, así como la capacidad de las computadoras para transmitir información entre sí a lo largo de la cadena.
Sobre la computadora M^3, una demostración del proceso de programación

Michigan Micro Mote tardó más de 10 años en desarrollarse. Tanto el personal del departamento como los estudiantes participaron en el proyecto. Sus planes incluyen la creación de una computadora con dimensiones aún más pequeñas.

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