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Las matemáticas ayudan a ubicar la consciencia en el cerebro

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100.000 millones de neuronas o células cerebrales y cien billones de sinapsis o conexiones entre ellas. Estos son algunos de los “números” de nuestro cerebro.

Uno de los principales enigmas de la ciencia está en este sistema cerebral altamente organizado.

Hay neurocientíficos que apuestan por una explicación materialista. Señalan que en el córtex cerebral se genera la conciencia del entorno y de uno mismo; que la consciencia está alojada en una zona del tronco cerebral contigua a la médula espinal o que contamos con una “voz de la consciencia” gracias a la corteza prefrontal,

Otros especialistas abogan por una respuesta sistémica. Afirman que la consciencia en realidad se distribuye por todo el cerebro, y no se encuentra en un lugar específico. Desde esta perspectiva, la consciencia humana se ha estudiado con herramientas matemáticas que permiten analizar el funcionamiento de redes complejas, como la teoría de grafos.

Una investigación realizada en 2016 por físicos de la Universidad Bar-Ilan (Israel) utilizó las matemáticas para determinar cómo la estructura de la red de la corteza cerebral humana puede integrar actividad consciente y datos complejos.

Los científicos escanearon la zona gris de la corteza del cerebro, compuesta por los cuerpos celulares neuronales (centros metabólicos de las neuronas). Esto se hizo con tecnología de imagen por resonancia magnética (IRM). Por otro lado, los físicos usaron la técnica de imagen por resonancia magnética con tensores de difusión (ITD) para escanear la materia blanca de la corteza, formada por paquetes de neuronas.

Finalmente, con todos estos datos, compusieron una red que era una aproximación a la estructura real de la corteza cerebral humana, y le aplicaron un tipo de análisis matemático de redes.

El modelo topológico creado apuntó a que existiría un núcleo de red que incluiría al 20% de los nodos. También señaló que el 80% de nodos restantes estarían fuertemente conectados a través de diferentes capas de conexiones.

Esta investigación es se aleja del símil cerebro-Internet que en los últimos tiempos se ha utilizado varias veces, sin duda debido a nuestra tendencia a explicarnos las cosas que no entendemos estableciendo analogías con elementos cercanos.

Leer más:

http://www.tendencias21.net/Las-matematicas-ayudan-a-ubicar-la-consciencia-en-el-cerebro_a44273.html

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El cerebro y las plantas crecen con reglas matemáticas similares

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Las reglas matemáticas que rigen el crecimiento de las plantas son similares a cómo brotan conexiones en las células cerebrales, según han reflejado científicos del Salk Institute en un trabajo publicado en Current Biology y basado en datos del escaneo láser 3D de plantas.

Las plantas tienen que encontrar estrategias creativas para ajustar su arquitectura para enfrentar los desafíos ambientales. La diversidad de las formas vegetales es un signo visible de estas estrategias.

El trabajo de investigación analizó casi 600 plantas y se construyó una descripción estadística de formas de plantas teóricamente posibles estudiando la función de densidad de rama de la planta. Este modelo reveló tres propiedades de crecimiento: separabilidad, auto-similitud y una función de densidad de ramas gaussianas.

El alto nivel de eficiencia evolutiva sugerido por estas propiedades es sorprendente. Los investigadores no esperaban encontrar que las plantas serían tan eficientes como para desarrollar sólo una sola forma funcional.

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Trabajos anteriores de uno de los autores del documento, Charles Stevens, profesor del Laboratorio de Neurobiología Molecular de Salk, encontraron las mismas tres propiedades matemáticas en el trabajo en las neuronas cerebrales.

Fuente y más información:

http://www.diarioinformacion.com/sociedad/2017/07/08/plantas-cerebros-crecen-reglas-matematicas/1915015.html

Por qué algunas personas no entienden las matemáticas

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Un equipo de investigadores de las universidades de Stanford y Georgetown cree haber descubierto porqué algunas personas tienen tantos problemas con las matemáticas: podría deberse a un trastorno del aprendizaje.

Los cerebros de las personas con problemas para entender las matemáticas tienen ciertas anormalidades en la parte encargada de la memoria procedimental: los ganglios basales y los lóbulos frontal y parietal.

Los aspectos de las matemáticas que tienden a ser automatizados, como la aritmética, son los más problemas causan en los niños con dificultad para comprender esta ciencia.

La investigación ofrece un poderoso enfoque basado en el cerebro con el que se puede comprender el problema y así buscar posibles soluciones.

Fuente:

http://www.lavanguardia.com/vivo/psicologia/20160927/41590973544/dificultad-entender-matematicas.html

La topología algebraica halla dos nuevas estructuras cerebrales

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El conectoma humano es la red de conexiones entre diferentes partes del cerebro. Estos vínculos están mapeadospor la materia blanca del cerebro.

La creencia tradicional sobre el cerebro es que la materia gris se involucra principalmente en el procesamiento y la cognición de la información. Por su parte, la materia blanca transmitiría informaciones entre diferentes partes del cerebro.

Pero el conectoma es más complejo de lo que se creía. El cerebro humano contiene alrededor de 1010 neuronas vinculadas mediante 1014 conexiones sinápticas. Mapear cómo se vinculan es una tarea compleja.

También se está demostrando que la materia blanca juega un papel mucho más importante en el aprendizaje y la coordinación de la actividad cerebral de lo que se pensaba . Pero se desconoce exactamente cómo este papel está relacionado con la estructura.

Los neurólogos se están familiarizando con la topología algebraica. La investigadora de la Universidad de Pensilvania (EEUU) Ann Sizemore y varios compañeros demuestran que están empezando a revolucionar el entendimiento del conectoma.

Los neurólogos saben que determinadas funciones cognitivas hacen uso de varios nodos neuronales distribuidos por el cerebro. Cómo están conectados por la materia blanca es una de las preguntas centrales de los proyectos del conectoma.

Los neurólogos analizan la materia blanca mediante el estudio de cómo se difunde el agua por toda su extensión. Gracias a una técnica conocida como imágenes de espectro de difusión, se pueden revelar senderos para esta difusión y por tanto la estructura de la materia blanca.

El equipo de Sizemore midió los cerebros de ocho adultos. Esto les permitió buscar las mismas estructuras en todos ellos. En particular, el equipo estudió los vínculos entre 83 regiones distintas del cerebro que se sabe que están involucradas en los sistemas cognitivos.

El análisis también reveló un importante grupo de estructuras topológicas: bucles cerrados llamados ciclos en los que un nodo se conecta con otro, que a su vez se conecta con otro y después otro, y así, hasta que el ciclo se completa cuando el nodo final se conecta con el primero.

Las hermandades tienden a existir dentro de partes específicas del cerebro, como la corteza y los ciclos abarcan distintas regiones y se vinculan con diferentes funciones. Otra importante diferencia entre las hermandades y los ciclos es su densidad.

Los ciclos crean cavidades en el conectoma en un amplio abanico de escalas. Y el trabajo del equipo de Sizemore demuestra que estas cavidades son importantes.

Fuente:

http://www.technologyreview.es/biomedicina/51586/una-misteriosa-rama-matematica-halla-dos-nuevas/

 

Así explican las matemáticas cómo funciona nuestro cerebro

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Las últimas investigaciones han demostrado que nuestro cerebro es mucho más complejo de lo que creíamos, y que durante nuestra vida va adquiriendo experiencia construyendo una enorme biblioteca a la que acude cuando recibimos algún estímulo para identificarlo. Comprender este proceso necesita una explicación matemática de forma que diversas ramas de esta disciplina intervienen en esta tarea.

Una rama de las matemáticas que tiene una obvia implicación en el entendimiento de las redes neuronales es la teoría de grafos. El sistema nervioso es una gran red, cuyos nodos son las neuronas y cuyas aristas son las sinapsis.

También Se utilizan métodos de dinámica no lineal. El cerebro es un sistema dinámico, y es necesario entender cómo se comunican las neuronas, si ante un suceso determinado producen potenciales de acción, que forman la base de su lenguaje, o no; y si lo hacen, cuál es su ritmo.

Otras áreas importantes son la teoría de probabilidades y la estadística. Si nuestro cerebro crea una biblioteca, ¿cuál es la probabilidad de que encuentre el “libro” adecuado? Los métodos bayesianos son la clave.

Fuente:

http://elpais.com/elpais/2016/08/09/ciencia/1470751793_068919.html

 

Explorando el cerebro de un matemático

Según una investigación de la Universidad Carnegie Mellon, publicada en la revista Psychological Science, podríamos estar enfocando mal la transmisión de conocimientos en esta materia.

Los investigadores contaron con ochenta personas decididas a estar durante horas realizando cálculos matemáticos para que los científicos pudieran realizar las respectivas valoraciones mediante resonancia magnética sobre lo que estaba ocurriendo en su cerebro. Fue así como descubrieron que la resolución de un problema matemático consta de cuatro fases distintas en nuestro cerebro: codificación, planificación, resolución y respuesta. Se mostró que la etapa de planificación solía ser más larga si el problema requería una mayor planificación. La fase de resolución tendía a extenderse cuando la solución era más difícil de hallar.

John Anderson, autor principal de la investigación, lleva décadas tratando de adaptar la educación al comportamiento del cerebro de los estudiantes y que esta no altere las etapas de procesamiento cognitivo.

Fuente:

http://www.quo.es/ciencia/penetran-en-el-cerebro-de-un-matematico

Los zurdos son mejores que los diestros en matemáticas

Un estudio de la Universidad de Liverpool que ha llegado a esta conclusión ha analizado una de las mayores muestras en este tipo de investigaciones hasta el momento: 2.300 estudiantes italianos de entre 6 y 17 años.

La notable diferencia de rendimiento entre ambos grupos, aparte de factores como la edad o el sexo, se debe a las partes del cerebro que utilizan habitualmente. Para algunas tareas, los zurdos ponen en marcha zonas distintas a las que usan los diestros, lo que podría explicar el distinto comportamiento en los tests que hicieron.

Aún hay que profundizar más en la investigación sobre las diferencias entre zurdos y diestros. Pese a ello, por el tamaño de la muestra se puede considerar una conclusión bastante ilustrativa.

Fuente:

http://computerhoy.com/noticias/life/zurdos-son-mejores-que-diestros-matematicas-44606

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