El cerebro almacena información como el MP3

Investigadores de la Universidad de Leipzig en Alemania han descubierto que el cerebro almacena información de la misma forma que lo hacen los archivos MP3. Los resultados se han publicado en la revista eLife.

El MP3 es una compleja tecnología creada en 1987 para que la música, una vez digitalizada, pueda ser escuchada en ordenadores y dispositivos móviles.

Básicamente, lo que hace esta tecnología es comprimir ficheros para que ocupen el menor espacio de memoria y puedan circular cómodamente a través de Internet, así como ser recuperados por dispositivos electrónicos.

Lo que esta investigación ha descubierto es que la información cerebral que se procesa en el cerebelo, la región del encéfalo que integra toda la información de las vías sensitivas y motoras, sigue el mismo sistema del formato MP3.

El cerebelo acapara más de la mitad de todas las neuronas que tiene el cerebro, pero sus células nerviosas son particulares: forman una especie de granulado que hasta ahora se pensaba que funcionaban de forma homogénea.

Tamiz neuronal

La nueva investigación ha observado que en realidad estas neuronas del cerebelo tienen una propiedad particular: funcionan como un tamiz que filtra la información para despojarla de aspectos irrelevantes y conseguir así mayor capacidad de almacenamiento. Igual que hace el MP3.

Es decir, las células nerviosas del encéfalo no son homogéneas, no tratan toda la información de la misma manera, sino que pueden detectar y transmitir impulsos eléctricos según frecuencias específicas. Y tienen la capacidad de filtrar la información según su frecuencia.

Esta capacidad de descomponer señales en función de su velocidad de repetición es similar a la transformada discreta de Fourier o DFT, que transforma una función matemática en otra: es la que se usa para la compresión digital de archivos de música en MP3.

El formato MP3 usa un así llamado algoritmo con pérdida para conseguir un menor tamaño de archivo. Ese algoritmo de compresión representa cierta cantidad de información utilizando una menor cantidad de datos: solo guarda una aproximación de la información original, que es suficiente para el objetivo pretendido.

Los archivos de imagen JPG usan también este algoritmo: aunque es imposible reconstruir la imagen original, este formato permite el archivo y gestión de esta información digitalizada como si fuera una réplica completa del original.

Simulaciones informáticas

Lo que comprobó esta investigación, a través de simulaciones informáticas, es que los circuitos neuronales del cerebelo usan el mismo sistema para archivar información: comprimen la información suprimiendo los datos que no son necesarios para el objetivo pretendido.

Esta capacidad emana del carácter granular de las células del cerebelo, que filtran la información según su frecuencia.

De esta forma, la información se reduce al menor tamaño (compresión) posible y aumenta considerablemente la capacidad de almacenamiento de información en el cerebro.

La información de los órganos sensoriales, como la que procede de los ojos o los oídos, se transmite de una célula nerviosa a otra en forma de impulsos eléctricos. Estos impulsos pueden tener tasas de repetición muy diferentes, que ocurren entre una y mil veces por segundo.

Al final de su camino, esos impulsos eléctricos llegan las células granulares del cerebelo, donde se almacena la información una vez seleccionada en función de su frecuencia.

¿Modelo universal?

Isabelle Straub, del Instituto Carl Ludwig de Fisiología de la citada universidad,  lo descubrió analizando las propiedades eléctricas de las células granulares del cerebelo en ratones.

Según los investigadores, este descubrimiento ayudará a los científicos a comprender mejor cómo nuestro cerebro procesa y almacena la información temporal.

Ahora se proponen determinar si el mismo sistema de almacenamiento selectivo de información se da también en otras regiones del cerebro, asociadas a funciones diferentes.

Es decir, se trata de averiguar si el MP3 es un formato de almacenamiento de información de uso corriente en el cerebro, como lo es hoy en el universo digital que podemos disfrutar gracias a la audacia natural del cerebelo.

Referencia

Gradients in the mammalian cerebellar cortex enable Fourier-like transformation and improve storing capacity. Isabelle Straub et al. eLife 2020;9:e51771. DOI: 10.7554/eLife.51771