El cerebro humano procesa información con hasta un 79% de eficiencia energética, operando solo 1.26 veces por encima del límite teórico de Landauer, según un nuevo estudio publicado en National Science Review por Ma y Guo de la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Nanjing.
La investigación
Yendo más allá de los modelos tradicionales que ven la memoria y el cómputo como estados sinápticos estáticos o potenciales de acción neuronales aislados, el equipo modeló circuitos funcionales locales como conjuntos neuronales digitales parametrizados dentro de una "esfera neuronal" multiescala. Su marco revela que la información se codifica en patrones eléctricos espacio-temporales colectivos gobernados por dinámicas no lineales, caos y teoría fractal.
Al simular conjuntos neuronales con diferentes conexiones topológicas, estados potenciales iniciales y escalas neuronales, los investigadores encontraron que las poblaciones neuronales generan ricas actividades electrofisiológicas periódicas. Estas formas de onda de potencial periódico actúan como portadores dinámicos de información, en lugar de que la información se almacene en sinapsis aisladas o neuronas individuales.
Las estimaciones cuantitativas del estudio son sorprendentes:
- Eficiencia energética: 79% (1.26 veces el límite de Landauer)
- Almacenamiento máximo de memoria: 7.48 × 10^18 bytes (aproximadamente 7.5 exabytes), unas 1,000 veces más que estimaciones anteriores
- Rendimiento computacional: Hasta 6.24 × 10^18 FLOPS, equivalente a 78,000 GPU de alto rendimiento
En contraste, el hardware moderno de IA basado en semiconductores supera el límite de Landauer por un factor de mil millones, destacando el inmenso potencial para la optimización de chips neuromórficos.
Por qué es importante
Estos hallazgos sugieren que la eficiencia de tu cerebro no se trata solo de la activación de neuronas individuales, sino de patrones dinámicos de actividad eléctrica a través de las redes. Esto podría explicar por qué el cerebro realiza tareas complejas como el reconocimiento de patrones y la toma de decisiones utilizando solo unos 20 vatios de potencia. Para ti, esto significa que las mejoras en el rendimiento cognitivo pueden provenir de mejorar la capacidad del cerebro para formar y mantener estos patrones espacio-temporales, a través de actividades como aprender nuevas habilidades, entrenamiento musical o incluso ciertos ejercicios de entrenamiento cerebral.
Qué puedes hacer
Para apoyar el procesamiento eficiente natural de tu cerebro, participa en actividades que promuevan la coordinación de la red neuronal: aprende un nuevo idioma, practica un instrumento musical o resuelve acertijos que requieran integrar múltiples piezas de información. Los desafíos mentales constantes pueden ayudar a mantener y potencialmente mejorar las capacidades de codificación espacio-temporal del cerebro.
Fuente: Neuroscience News
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