50 neuronas electrónicas para un proyecto de fin de carrera

Hay proyectos de fin de carrera que destacan por su originalidad y complejidad. Rosendo Garganta y Alex de San Fulgencio, dos estudiantes de ingeniería de la Universidad Politécnica de Cataluña en Terrassa (Barcelona), han construido una imitación simplificada y electrónica de un cerebro humano, conectando a través de una red compleja el equivalente a 50 neuronas mediante dispositivos electrónicos convencionales. El objetivo del trabajo es estudiar algunos fenómenos que intervienen en la propagación y en el procesamiento de información.

Los estudiantes españoles han creado la red cerebral con una serie de componentes convencionales como son resistencias, bobinas, condensadores y amplificadores y los han programado mediante algoritmos. Existen otros modelos electrónicos de neuronas, pero los experimentos realizados por los jóvenes de la Politécnica involucran redes complejas de neuronas electrónicas.

Garganta ha reproducido el proceso mediante el cual las neuronas sensoriales, las encargadas de recibir señales físicas del entorno como la luz, el tacto, el ruido o el olor, emiten un mensaje codificado en forma de potenciales de acción que se propaga a través de una red de neuronas del sistema nervioso humano, hasta llegar a un conjunto de neuronas motoras con la finalidad de activar un músculo y ejecutar el movimiento del organismo. Este trabajo ha permitido determinar la arquitectura óptima que deberían tener las redes de neuronas para que sean robustas frente a daños cerebrales y muy eficientes para la codificación correcta de los mensajes.

Se sabe que las enfermedades neurodegenerativas como el parkinson o el alzhéimer afectan a la propagación de señales eléctricas debido a la alteración en la arquitectura de las redes neuronales. Garganta provocó lesiones intencionadas y aleatorias en la red para comprobar los resultados. "Por lesiones se entiende por ejemplo algo tan fácil como eliminar una neurona, en este caso un circuito electrónico, de la red, o eliminar una conexión entre dos neuronas", comenta. Este estudio se puede extrapolar a cualquier tipo de red compleja, como la eléctrica, la de suministro de agua o incluso Internet; de hecho "permitiría diseñar redes tecnológicas en las que la información pueda viajar más segura, rápida y con mayor calidad", añade Garganta.

¿Y qué es una red compleja? Un sistema complejo es un sistema formado por un conjunto de elementos interconectados que persiguen un objetivo concreto, pero la diferencia con un sistema cualquiera es que las propiedades del sistema son diferentes a la de los elementos aislados.

La naturaleza está llena de sistemas complejos. "Siempre pongo el ejemplo de una colonia de termitas como sistema complejo: un espécimen sólo es incapaz de hacer prácticamente nada. Una colonia de termitas puede llegar a construir un termitero, una colosal construcción. Pero el sistema complejo por excelencia es el cerebro: una neurona por sí sola no puede hacer nada, pero los millones y millones de neuronas juntas pueden dar lugar al razonamiento, las emociones, etcétera", dice De San Fulgencio.

De San Fulgencio, además de participar en la construcción del equipo, ha experimentado con éste para estudiar el fenómeno de la resonancia fantasma. Este fenómeno es el efecto sonoro producido en el oído humano cuando identificamos el tono de un sonido complejo formado por múltiples frecuencias. Son situaciones en las que se puede identificar una frecuencia que no forma parte del sonido, conocida como la ilusión de la fundamental perdida o frecuencia fantasma. Se utiliza en algunos sistemas de audio para reproducir frecuencias bajas que no se pueden generar directamente.

Realistas al observar lo difícil que sería continuar con este tipo de investigaciones, sobre todo por la falta de recursos, ambos estudiantes han decidido convertirse en emprendedores y juntos van a crear una empresa de distribución de equipos técnicos para laboratorios médicos con servicios técnicos incluidos, cuenta De San Fulgencio.