Um cérebro de neurónios acidentais?

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Os circuitos cerebrais resultam de encontros acidentais entre neurónios: “‘Pensamos que os neurónios crescem da forma mais independente possível uns dos outros e que formam sinapses essencialmente nos locais onde, acidentalmente, colidem entre si'”

No mundo da neurociência o projecto Blue Brain procura reconstruir o cérebro e numa publicação recente mostra que o estabelecimento das ligações entre neurónios durante o seu crescimento é iminentemente aleatória. Este constrangimento do crescimento e conectividade dos neurónios poderá indicar que a modelação destes não poderá ser feita inteiramente ao nível topológico (redes) e terão que ser levados em linha de conta os impedimentos tridimensionais existentes.

Embora o artigo na Frontiers não refira, gostava de ver como é que o modelo de crescimento é comparável aos modelos de crescimentos de redes, e perceber se estamos perante um novo processo ou se antes se trata de uma variação de um dos modelos de formação de redes (aleatória, preferential attachment, etc… ver Evolution of Networks de Dorogovtsev e Mendes ou Scale-Free Networks de Guido Caldarelli ).

Claro que a descoberta de tudo sobre o cérebro humano vai demorar centenas de anos mas estas descobertas recentes sobre o funcionamento, ligação e comunicação entre neurónios pode ajudar no entendimento de muitas outras áreas a começar pela possibilidade de este modelo de formação de ligações neuronais durante o crescimento não ser exclusivo do cérebro e pode ser encontrado noutros sistemas complexos.

A plasticidade cerebral dos afinadores de piano

Tuning the brain: how piano tuning may cause changes to brain structure: “We already know that musical training can correlate with structural [brain] changes, but our group of professionals offered a rare opportunity to examine the ability of the brain to adapt over time to a very specialised form of listening. ” (Sundeep Teki.)

O cérebro é uma máquina fantástica cuja plasticidade não deixa de admirar quem o estuda, seja este caso dos afinadores de pianos, seja o caso dos cérebros dos taxistas de Londres que desenvolvem o hipocampo mais que o comum dos humanos.

Algumas Leituras

Robots automatizam o processo de obter informação das células cerebrais poupando assim meses em treino. Não nos bastavam os aliens a bisbilhutar o nosso cérebro com sondas afiladas agora temos robots a fazer o trabalho… :)

Como surgiu a vida e como sub-processos autocatalíticos dentro de processos autocatalíticos podem explicar emeregência e complexidade. Afinal é sempre tudo uma questão de análise multi-nível, explicada por teoria de grupos matemáticos.

E ainda uma pequena visão da Nova Iorque do futuro onde o ambiente urbano estará de tal forma interligado que sob uma aparência de simplicidade se encontra um sistema de redes de redes de redes de redes de… (multi-níveis outra vez!!!)

Ajudar o nosso cérebro através de visualização

Modelo Matemático do Cérebro Humano

A BBC apresenta uma história em como cientistas de Essex estão a estudar o cérebro humano na execução de tarefas comparando a utilização de ferramentas baseadas em Texto e em formatos visuais. Descobriram que quando utilizando ferramentas visuais (mind maps) o cérebro é mais produtivo utilizando menos 20% de recursos cognitivos.

Isto é um resultado expectável. A evolução natural do cérebro durante milhões de anos foi feita para potenciar aspectos visuais. Afinal a invenção da escrita tem pouco mais do 5000 anos e portanto toda a evolução natural do cérebro foi condicionada para aspectos visuais, quer na detecção de perigos, quer na identificação de plantas comestíveis, etc, etc… É também por isso que em questões de memória, a componente visual é muito forte. Lembramo-nos mais facilmente de um local onde estivemos, do que de uma passagem escrita num livro. Aliás, muitas técnicas de memorização utilizam imagens visuais como loci onde guardar o que pretendemos.

A questão que me assola na questão da visualização é perceber como podemos realmente desenvolver aplicações informáticas onde a componente visual seja preponderante para a compreensão dos problemas e não seja apenas mais de kitsch visual. As aplicações do tipo Mind Maps parecem ser ajudar, mas não são aplicáveis a todos os problemas que encontramos. Que outras soluções poderemos encontrar para sistemas baseados em texto como as notícias dos jornais ou os emails que nos assolam a inbox?

Um modelo matemático do Cérebro

Modelo Matemático do Cérebro Humano

Cientistas da Universidade de Cambridge anunciaram a criação de modelo simplificado do cérebro humano que reproduz o comportamento da rede complexa que o organiza.

Na área dos modelos de redes adaptativas há alguns paradigmas que geram a adaptação das redes. Neste caso o comportamento do cérebro parece ser modelado através de dois factores em competição: Uma penalização baseada no custo de manter uma ligação de longa distância entre várias regiões e um termo que modela a preferência por ligações entre regiões que partilham o mesmo input. O balanço correcto destes dois termos parece produzir a estrutura necessária para o funcionamento do cérebro, evitando que seja totalmente hierárquico ou totalmente governado por ligações preferenciais. Os termos deste modelo parecem-me, à primeira vista, produzir redes altamente modulares.

Pergunta: Qual é a modularidade do cérebro?

Os segredos do cérebro e da memória estão mais próximos

Despite a century of research, memory encoding in the brain has remained mysterious. Neuronal synaptic connection strengths are involved, but synaptic components are short-lived while memories last lifetimes. This suggests synaptic information is encoded and hard-wired at a deeper, finer-grained molecular scale.

via Machines Like Us

A forma como o cérebro armazena informação é da maior importância. O que nos faz ter memória? O que diferencia a memória de longa duração da memória de curto prazo. Porque há coisas que esquecemos? O futuro poderá muito brevemente mostrar-nos pistas para estes mistérios que poderão ajudar muito a saúde, mas acima de tudo a área da IA.