Forskare från University of Granada (UGR) har för första gången bevisat att det finns ett nära samband mellan flera framväxande fenomen i magnetiska system (starkt studerade av kondenserade fysiker) och vissa tillstånd av hjärnaktivitet.

Forskarna, som har publicerat sitt arbete i tidningen Neurala nätverk , har studerat en hjärnmodell som består av ett balanserat neuronalt nätverk med 80% excitatoriska synapser (det vill säga neuronala anslutningar som gynnar överföring av information mellan neuroner) och 20% hämmarsynapser (neuronala förbindelser som förhindrar att informationen överförs).

Intressant, det ursprungliga målet för UGR -forskarna var att studera hur den autistiska hjärnan fungerar, för vilka de avsåg att utveckla en matematisk modell som skulle göra det möjligt att analysera neuronala samband med denna sjukdom.

Dock, allt eftersom deras forskning fortskred, de kunde demonstrera, både matematiskt och genom datorsimuleringar, förekomsten av en typ av stat som kallas "spinnglas, "vilket motsvarar tillstånd med låg aktivitet (ner) eller hög aktivitet (upp). Detta har beskrivits i stor utsträckning i däggdjurens cortex, inklusive den mänskliga hjärnan.

De så kallade spinnglas-tillstånden är magnetiska system som har beskrivits utförligt i magnetiska material med låg temperatur och som också förekommer i artificiella neurala nätverksmodeller.

Spin-glass-tillstånd är frysta störda spinntillstånd på grund av frustration i interaktionerna mellan snurr (fysisk egenskap hos subatomära partiklar, genom vilken varje elementär partikel bär en inneboende vinkelmoment vars värde är fast). Nämnda tillstånd kan vara både ferromagnetiska och antiferromagnetiska, förhindrar att systemet slappnar av till marken eller orsakar mycket långa avkopplingstider.

Inom neurovetenskap, å andra sidan, spinnglasstaterna manifesterar sig genom frusen neuronal aktivitet, och de uppträder (i avsaknad av termiska fluktuationer eller brus) på grund av störningen som skapas av memorering av ett makroskopiskt antal minnen och omöjligheten att urskilja bland så många av dem i minnesprocessen.

I det här pappret, forskarna har för första gången bevisat den konstruktiva rollen och funktionaliteten för en viss typ av spinnglas-tillstånd inom neurovetenskap. "Faktiskt, vi har bevisat både teoretiskt och genom simulering att upp- och nedtillstånden som observerats i däggdjurshjärnans aktivitet bara skulle vara en manifestation av dessa spinnglas-tillstånd, "Joaquín Torres Agudo, professor från Institutionen för elektromagnetism och fysik i materien vid UGR och huvudförfattare till studien, förklarar.

Detta arbete utgör en lämplig och ny teoretisk ram för att studera de biologiska mekanismerna för destabilisering av dessa tillstånd som kan framkalla övergångar mellan upp- och nedtillstånd, liknande de övergångar som vanligtvis beskrivs under anestesiprocesser eller i övergången från vakenhet till sömn.