Descobreixen que les neurones i la llum làser es comporten igual

Naturalessa i tecnologia a vegades es troben de manera insospitada. No és la primera vegada que científics han observat similituds entre creacions humanes i el funcionament o l'estructura d'organismes vius. Ara, un equip d’investigadors del Departament de Física i Enginyeria Nuclear de la UPC al Campus de Terrassa ha descobert que la llum làser sotmesa a pertorbacions es comporta igual que les neurones fent servir  un model matemàtic molt senzill. Segons els investigadors de la UPC, aquesta similitud permetrà estudiar millor com respon el sistema neuronal humà a estímuls externs. El treball s'ha publicat a la revista Nature

Andrés Aragoneses i Taciano Sorrentino
Andrés Aragoneses i Taciano Sorrentino | UPC

Un grup d’investigadors del campus de la Universitat Politècnica de Catalunya·BarcelonaTech (UPC) al Campus de Terrassa composat per Andrés Aragoneses, Sandro Perrone, Taciano Sorrentino, Maria Carme Torrent i Cristina Masoller, ha fet servir un model matemàtic molt senzill que reprodueix alguns aspectes importants del comportament de la llum làser quan se la sotmet a pertorbacions,  malgrat la complexitat del fenomen. La rellevància dels resultats del seu experiment rau en el fet que el model matemàtic és el mateix amb que altres científics han explicat el comportament d’algunes neurones.  Segons afirma Andrés Aragoneses, “Entendre millor el comportament del làser ens  pot permetre entendre millor el de les neurones”, explica l’investigador.

Els làsers de semiconductor, que suposen més del 90% dels làser que es fabriquen a tot el món, per produir tota mena de dispositius per a les telecomunicacions (ratolins d’ordinador, lectors de codis de barres, tv per cable, etc.) presenten comportaments caòtics quan són pertorbats externament. Quan s’envia la llum d’un làser contra un mirall i desprès de reflectir-se torna a entrar al làser, aquest es desestabilitza d’una manera aparentment aleatòria. Sobtadament, la llum entra en un cicle molt irregular de disminució molt abrupta (fins casi apagar-se) i de recuperació d’intensitat. Aquestes caigudes contínues són similars a les descarregues elèctriques de les neurones, que són la base de la comunicació neuronal.

Els investigador de la UPC a Terrassa han trobat en la seva experimentació diferents comportaments en el làser, que van  des dels més aleatoris als més estructurats i han detectat correlacions entre fets consecutius.  El model que han utilitzat és molt robust perquè reprodueix molt be la relació entre les caigudes d’intensitat del làser amb corrent continua o be oscil·latòria. De fet, alguns processos importants de les neurones es donen quan es troben sotmeses a un estímul oscil·latori, igual que l’experiment realitzat  amb làser.

Andrés Aragoneses proposa que “els làsers de semiconductors amb llum reinjectada podrien utilitzar-se per simular el comportament de les neurones i, d’aquesta manera, mitjançant experiments senzills, podríem entendre millor com responen les neurones als estímuls externs, amb l’al·licient que aquestes neurones òptiques són ordres de magnitud més ràpides”, conclou Aragoneses.

Accés a l’article sencer

Data de publicació: 
26/09/2014

Deixa un comentari