En un nuevo artículo, publicado en la revista internacional de referencia Trends in Cognitive Science, investigadores de la Universidad Pompeu Fabra y la Universidad de Oxford exponen que han descubierto una teoría revolucionaria de la termodinámica de la mente para describir cómo se organiza la mente a lo largo del tiempo. Basándose en la poderosa teoría física de la termodinámica, los investigadores han podido determinar cómo, incluso partiendo de niveles mínimos de energía, el cerebro nos permite, no solo sobrevivir, sino también prosperar. De hecho, a pesar de ser mucho más lento que los ordenadores y la IA, que requieren un consumo masivo de energía, el cerebro humano es capaz de resolver problemas de profunda complejidad mejor que la IA a través de su organización jerárquica.
Fundamentalmente, la teoría de la termodinámica propone que el mantenimiento de la vida se basa en evitar el equilibrio, y que cualquier organismo vivo intercambia constantemente un flujo de materia y energía con su entorno. Según este punto de vista, el equilibrio último es la muerte y, por tanto, la supervivencia depende de mantenerse lo más lejos posible del equilibrio. Así lo expone la obra ¿Qué es la vida? (1944) del Premio Nobel de Física Erwin Schrödinger. Igual que Albert Einstein, también ganador del Nobel, Schrödinger encontró en la teoría de la termodinámica la inspiración para muchas de sus investigaciones.
En su nueva teoría, los investigadores de la UPF y la Universidad de Oxford muestran cómo el flujo de energía entre el cerebro y el medio ambiente provoca el desequilibrio necesario para sustentar la vida. La teoría se basa en ideas clave de la física y permite a los investigadores cuantificar y caracterizar precisamente la ordenación jerárquica del procesamiento cerebral que conduce al desequilibrio con un alto grado de precisión.
Por parte de la UPF, el profesor Gustavo Deco, director del grupo de Neurociencia Computacional del Center for Brain and Cognition de la Universidad, asegura: “Lo notable de la termodinámica es que permite describir la evolución de la actividad cerebral a lo largo del tiempo matemáticamente y de forma específica en términos de producción de entropía, que aumenta cuando un sistema pasa del orden al desorden, como cuando un vaso se rompe. La producción total de entropía se puede calcular y, si es mayor que cero, se dice que un sistema es irreversible y está en desequilibrio. Esto nos permite medir cómo el entorno impulsa al cerebro simplemente midiendo el nivel de no reversibilidad de las señales cerebrales. Hemos demostrado cómo la teoría puede capturar la evolución de la actividad cerebral a lo largo del tiempo y la producción de entropía en el cerebro, lo que permite una evaluación precisa de cómo tanto el mundo externo como nuestro cuerpo llevan al cerebro al desequilibrio en diferentes situaciones. Potencialmente, esto podría incluso usarse para caracterizar cambios en el equilibrio del cerebro de una persona enferma antes de que comiencen a aparecer síntomas evidentes”.
El Dr. Yonatan Sanz Perl, vinculado a la Universidad de Oxford y a la UPF, también se refiere a otro factor clave para la transmisión de información dentro del cerebro, la turbulencia, que define como “el método óptimo de la naturaleza para mezclar y transmitir energía/información a través del tiempo y el espacio de la manera más eficiente”. “La teoría también describe los principios de la turbulencia, que son partes importantes de la termodinámica para describir la generación no lineal de estados cerebrales de desequilibrio. Esta investigación nos ha permitido ir más allá del simple análisis de la evolución temporal de la actividad cerebral en sistemas que no están en equilibrio e investigar estados patológicos turbulentos como el trastorno bipolar. En general, la pregunta de Schrödinger sobre qué nos hace sobrevivir también podría plantearse en términos de cómo el cerebro permite el grado óptimo de mezcla entre información intrínseca y extrínseca. Los novedosos resultados presentados aquí muestran que el cerebro claramente emplea la turbulencia en su búsqueda por mantenerse lejos del equilibrio para poder sobrevivir” – añade Sanz Perl.
Asimismo, el profesor Morten L. Kringelbach, director del Centre for Eudaimonia and Human Flourishing del Linacre College e investigador del Departamento de Psiquiatría de la Universidad de Oxford, afirma: “Como tal, la turbulencia y el desequilibrio termodinámico son dos caras de la misma moneda de cómo el cerebro es impulsado por el entorno y navega por él. Estos principios nos permiten no sólo sobrevivir sino también, de vez en cuando, prosperar. Por lo tanto, uno de nuestros principales objetivos actuales es utilizar este marco para descubrir los mecanismos cerebrales subyacentes mediante el estudio de estados cerebrales como la meditación, la música y la psicodelia (excitación extrema de los sentidos a través de estimulantes, música estridente, luces de colores cambiantes…) que se sabe que evocan estados de eudaimonia y florecimiento”. La eudaimonia es un término filosófico griego que hace referencia a la felicidad, bienestar o vida buena, asociado al florecimiento humano.
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