Red que conserva recuerdos de manera más eficiente que el cerebro humano

Los investigadores han desarrollado un modelo para imitar la capacidad del cerebro para crear y retener más recuerdos que el cerebro real.

Los investigadores han estado trabajando para crear modelos informáticos que puedan imitar el funcionamiento del cerebro. Estos modelos informáticos juegan un papel importante en la comprensión del proceso del cerebro de crear y almacenar recuerdos y otra información complicada. La intrincada interacción de señales eléctricas y bioquímicas y la red de conexiones entre neuronas y otros tipos de células crea la infraestructura para la formación de recuerdos. A pesar de esto, la codificación de la biología compleja del cerebro en un modelo de computadora para su posterior estudio ha demostrado ser una tarea difícil debido a la comprensión limitada de la biología subyacente del cerebro.

Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) han mejorado un modelo informático de memoria ampliamente utilizado conocido como la red de Hopfield mediante la incorporación de conocimientos de la biología. Las redes de Hopfield almacenan recuerdos como patrones de conexiones ponderadas entre diferentes neuronas en el sistema. La red está "entrenada" para codificar estos patrones, luego los investigadores pueden probar su memoria de ellos presentando una serie de patrones borrosos o incompletos y ver si la red puede reconocerlos como los que ya conocen.

Sin embargo, en las redes de Hopfield clásicas, las neuronas del modelo se conectan recíprocamente con otras neuronas de la red para formar una serie de las llamadas conexiones "por pares". Las conexiones por pares representan cómo dos neuronas se conectan en una sinapsis, un punto de conexión entre dos neuronas en el cerebro. Pero en realidad, las neuronas tienen estructuras ramificadas intrincadas llamadas dendritas que brindan múltiples puntos de conexión, por lo que el cerebro depende de un conjunto mucho más complejo de sinapsis para llevar a cabo sus tareas cognitivas.

Los investigadores crearon una red de Hopfield modificada en la que no solo se podían conectar pares de neuronas, sino también grupos de tres, cuatro o más neuronas, como podría ocurrir en el cerebro a través de astrocitos y árboles dendríticos. La nueva red permitió estas llamadas conexiones "establecidas"; en general, contenía el mismo número total de conexiones que antes. Los investigadores descubrieron que una red que contenía una combinación de conexiones por pares y por conjuntos funcionaba mejor y retenía la mayor cantidad de recuerdos. Estiman que funciona más del doble que una red Hopfield tradicional.