Científics catalans creen un mètode d'alta precisió per estudiar el sistema cerebral

El treball dels investigadors de la UPC de Terrassa i de la UB permetrà desxifrar determinades disfuncions al cervell i el funcionament de sistemes com ara Internet o interconnexions d’aeroports
Tres xarxes complexes petites amb el mateix nombre de nodus i d’enllaços, però amb connectivitat molt diferent | UPC

 

 

Investigadors de la Universitat Politècnica de Catalunya a Terrassa i de la Universitat de Barcelona han liderat un treball publicat a la revista Nature Communications en el qual es presenta un mètode científic per identificar, comparar i establir diferències objectives amb alta precisió entre grans nodus de xarxes complexes. La nova metodologia permetrà, per exemple, comparar i distingir el funcionament de la xarxa neuronal entre persones drogodependents i sanes i, per tant, avançar en l’estudi de les simptomatologies i els efectes de les addiccions en el cervell. També farà possible analitzar amb més eficàcia el funcionament de sistemes complexos crítics, com ara les xarxes de distribució d’energia, les interconnexions aeroportuàries o fins i tot xarxes socials com ara Facebook i Twitter.

 

  

En la recerca han participat Laura Carpi, investigadora posdoctoral del Departament de Física de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) al Campus de Terrassa, i Cristina Masoller, professora de l’Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT), així com l’investigador de la Universitat de Barcelona Albert Díaz-Guilera, entre  d’altres científics d’universitats americanes i europees. 

 


“Imaginem que tenim un sistema de distribució d’energia format per dues xarxes interconnectades amb el mateix nombre d’enllaços en cadascuna d’elles, i, arran d’una avaria, una d’elles en perd un enllaç”, explica Cristina Masoller. “Els mètodes que fins ara teníem a l’abast permetien només establir la diferència d’aquest enllaç perdut. El nostre mètode, a més, defineix amb exactitud on està l’enllaç perdut i  la seva importància en relació al sistema, és a dir, si la seva absència dificulta significativament la distribució d’energia”, afirma la investigadora.

 

Actualment és molt difícil diferenciar, distingir i comparar el funcionament i l’estructura de xarxes que compten amb centenars de milers de nodus interconnectats entre si i que formen els anomenats sistemes complexos. El mateix succeeix amb les xarxes neuronals i amb les connexions cerebrals. Desxifrar les seves estructures, establir diferències entre connexions i diagnosticar disfuncions és una tasca complexa. Fins ara, no hi havia una manera eficaç i precisa de reconèixer la  presència o absència d’enllaços crítics que connecten o desconnecten la xarxa perquè sense la seva identificació, difícilment es pot assegurar el funcionament apropiat en la transmissió de la informació.

 

Amb les metodologies que fins ara disposava la comunitat científica, es podia detectar una diferència entre el nombre de connexions que hi ha a una xarxa, o fins i tot el nombre de connexions que no funcionaven, però aquests mètodes no permetrien esbrinar la ubicació de les connexions malmeses o si realment interrompien el flux d’informació a tota la xarxa.  

 

En aquesta investigació, que ha estat publicada recentment a la revista de referència Nature Communications, hi han participat també Tiago A. Sheiber i Martin G. Raveti, de la Universidade Federal de Minas Gerais (Belo Horizonte-Brasil); i  Panos M. Pardalos, de la Universitat de Florida (Estats Units).

 

Representació esquemàtica de la distància entre xarxes cerebrals generades a partir de dades experimentals, obtingudes de persones alcohòliques i no alcohòliques. | UPC

 




Comentaris

envia el comentari