Las sinapsis—las conexiones entre neuronas—son notablemente eficientes en la transmisión de información. Un nuevo estudio liderado por James Stone revela que esta eficiencia puede predecirse mediante un modelo simple de la teoría de la información, sin parámetros ajustables. El trabajo, publicado en arXiv, se basa en hallazgos anteriores de que el ruido sináptico se minimiza para un presupuesto energético dado, y muestra que las sinapsis operan naturalmente en la relación señal-ruido que maximiza la información por unidad de energía.
La investigación
Basándose en observaciones de Harris et al. (2015) de que las sinapsis transmiten tantos bits por julio como es posible cuando la conductancia está en su valor natural, Stone se preguntó por qué la eficiencia cae tan rápidamente cuando la conductancia cambia. Combinó ese trabajo con un estudio de 2026 de Malkin et al., que encontró un límite de energía mínima para la transmisión sináptica. Al expresar ese límite en términos de la teoría de la información de Shannon (Shannon, 1949), Stone demostró que las sinapsis operan con relaciones señal-ruido que maximizan la eficiencia de la información. El modelo predice con precisión la disminución de eficiencia observada por Harris et al. en un amplio rango de conductancias. Fundamentalmente, dado que el modelo se deriva de la biofísica, no contiene parámetros libres, lo que significa que el ajuste no es forzado sino que surge de principios físicos.
Por qué es importante
Este hallazgo apoya el principio general de que el cerebro ha evolucionado para la máxima eficiencia. Para la persona promedio, subraya que incluso los procesos neuronales básicos están optimizados a través de la evolución. Comprender que la eficiencia sináptica está limitada por la física fundamental ayuda a explicar por qué ciertas tareas mentales son energéticamente costosas y por qué el entrenamiento cerebral puede mejorar la eficiencia al fortalecer las conexiones sinápticas.
Qué puedes hacer
Para apoyar la eficiencia natural de tu cerebro, participa en actividades que promuevan la plasticidad sináptica: aprende nuevas habilidades, realiza ejercicio aeróbico regular y mantén una dieta saludable con ácidos grasos omega-3. Dormir bien también ayuda a consolidar el aprendizaje y mantener un disparo neuronal eficiente.
Fuente: arXiv q-bio.NC
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