Los padres han experimentado cómo los recién nacidos agarran su dedo y lo aprietan. Esta respuesta casi instantánea es uno de los movimientos involuntarios más dulces que exhiben los bebés. Los nervios del recién nacido sienten un toque, procesar la información y reaccionar sin tener que enviar una señal al cerebro. Aunque en las personas esta habilidad se desvanece muy temprano en la vida, el sistema que lo habilita ofrece un ejemplo útil para redes digitales que conectan sensores, procesadores y maquinaria para traducir la información en acción.

Mi investigación sobre el sistema nervioso humano y las redes de telecomunicaciones avanzadas ha encontrado algunos paralelos sorprendentes entre los dos, incluyendo la similitud entre los sistemas nerviosos de los bebés y las redes de respuesta rápida que se están desarrollando ahora para manejar siempre, redes de sensores siempre conectadas, cámaras y micrófonos en los hogares de las personas, comunidades y lugares de trabajo.

Estos conocimientos pueden sugerir nuevas formas de pensar sobre el diseño de futuros sistemas de telecomunicaciones, así como proporcionar nuevas ideas para diagnosticar y tratar trastornos neurológicos como la esclerosis múltiple, trastorno del espectro autista y enfermedad de Alzheimer.

Una vista de la neurología humana.

Generalmente hablando, el sistema nervioso tiene tres componentes principales:el cerebro, la médula espinal y el sistema nervioso periférico.

El sistema nervioso periférico se distribuye por todo el cuerpo, detección de entradas como presión, calor y frio, y transmitir esa información a través de la médula espinal al cerebro. Este sistema también maneja las respuestas del cerebro, controlar los movimientos voluntarios, y ¿alguna regulación local de funciones corporales involuntarias como respirar, digestión y mantener el corazón latiendo.

La médula espinal maneja una gran cantidad de entradas sensoriales y respuestas de acción que van y vienen entre el cerebro y el cuerpo. También maneja movimientos musculares involuntarios llamados arcos reflejos, como el reflejo rotuliano cuando el médico realiza un examen o el rápido "alejamiento" de una mano cuando se toca algo caliente.

El cerebro, el centro de la mayor parte del poder de procesamiento del sistema nervioso, tiene varias regiones especializadas en sus hemisferios derecho e izquierdo. Estas áreas reciben información de sensores como los ojos, orejas y piel, y devuelve resultados en forma de pensamientos, emociones, recuerdos y movimiento. En muchos casos, estas salidas también son utilizadas por otras partes del cerebro como entradas que permiten el refinamiento y el aprendizaje.

En personas sanas, estos elementos trabajan juntos en extraordinaria armonía al combinar redes de células que responden a sustancias químicas específicas, cambios mecánicos, características de luz, cambios de temperatura y dolor a través de un proceso llamado transducción sensorial. Esta complejidad hace que incluso uno de los componentes más pequeños del sistema nervioso, la fibra nerviosa, o axón, un desafío para estudiar.

Algunas de las interconexiones del sistema nervioso, durante mucho tiempo se pensó que solo era físico, también puede ser efectivamente inalámbrico. El cerebro genera un campo eléctrico altamente especializado en ciertos sitios de fibras nerviosas durante el curso normal de su funcionamiento. Medir las características de este campo puede ofrecer indicios de que un cerebro está sano, o que puede tener ciertos trastornos neurológicos.

Dentro de las redes de telecomunicaciones

La generación actual de redes de telecomunicaciones avanzadas, conocido como 5G, es inalámbrico, y tiene tres categorías similares de componentes.

El equivalente digital del sistema nervioso periférico es el "Internet de las cosas". Es una vasta y creciente red de dispositivos, vehículos y electrodomésticos que contienen electrónica, software y conectividad que les permiten conectarse entre sí, interactuar e intercambiar datos.

El equivalente tecnológico del cerebro es la "nube, "un grupo de potentes ordenadores y procesadores conectados a Internet que almacenan, gestionar y procesar datos. A menudo trabajan juntos para manejar tareas complejas que involucran grandes cantidades de entrada y procesamiento, antes de devolver los resultados a través de Internet.

Entre esos dos tipos de componentes está el equivalente de la médula espinal, un nuevo tipo de red llamada "niebla", un juego con el hecho de que es una nube con una distribución fina, configurada para acortar las conexiones de red y las demoras de procesamiento resultantes entre la nube y los dispositivos remotos. Los procesadores y dispositivos de almacenamiento en la niebla pueden manejar tareas que requieren reacciones especialmente rápidas.

Similitudes sorprendentes

Al construir redes tecnológicas en todo el mundo moderno, la gente aparentemente, y probablemente inconscientemente, ha reflejado la neurología humana.

Esto ofrece oportunidades para identificar soluciones tecnológicas a problemas de redes que podrían adaptarse a tratamientos médicos para trastornos neurológicos que no tienen cura conocida.

Desorden del espectro autista, por ejemplo, es una afección grave del desarrollo que afecta la capacidad de las personas para comunicarse e interactuar. Se cree que ocurre como resultado de un desequilibrio entre dos tipos de comunicaciones neuronales:las personas con trastorno del espectro autista tienen demasiada actividad en las neuronas que excitan a otras neuronas y muy poca actividad en las neuronas que aquietan a otras neuronas. Esto es como lo que sucede cuando algunos enlaces en una red de telecomunicaciones se sobrecargan, mientras que otros no están ocupados en absoluto. Las herramientas de software que administran grandes redes de nube y niebla pueden igualar la demanda y minimizar los retrasos en las telecomunicaciones. Estos programas también pueden simular y sugerir formas de reducir los desequilibrios de la red en las deficiencias relacionadas con el autismo.

La esclerosis múltiple es una enfermedad a menudo incapacitante en la que el sistema inmunológico del cuerpo corroe las cubiertas protectoras de las fibras nerviosas. Esto interrumpe el flujo de información dentro del cerebro, y entre el cerebro y el cuerpo. Tecnológicamente esto es similar a las interrupciones en determinados puntos de conexión de red, que se trata regularmente mediante el envío de mensajes por otras rutas que tienen conexiones en funcionamiento. Quizás la investigación médica pueda identificar formas de redirigir los mensajes nerviosos a través de enlaces cercanos cuando algunos nervios no funcionan correctamente.

Usar software y medicina juntos

La enfermedad de Alzheimer es un tipo de demencia que causa problemas de memoria, pensamiento y comportamiento. En 2015, Presenté un trabajo de mi laboratorio de investigación sobre el descubrimiento de nuevas redes en el cerebro cuyo comportamiento indicaba que la enfermedad de Alzheimer podría ser una enfermedad autoinmune. como lo es la EM. Esto sugiere que un cerebro con Alzheimer podría ser como una red de telecomunicaciones atacada por un intruso que cambia no solo los datos dentro de la red, sino también la propia estructura de la red.

Luego, mi grupo de investigación utilizó el sistema inmunológico humano como inspiración para desarrollar software para defender las redes informáticas contra ataques maliciosos. Este software puede, Sucesivamente, utilizarse para simular el progreso de la enfermedad de Alzheimer en un paciente, quizás destacando formas de reducir sus efectos.

La participación del sistema nervioso en otras enfermedades autoinmunes, como diabetes tipo 1 y artritis reumatoide, puede ofrecer oportunidades para obtener información adicional sobre las redes digitales, o formas en que los sensores y las soluciones de software pueden ayudar a los pacientes. En mi opinión, modelos de software, hecho más realista por la investigación clínica, ayudará a los investigadores a comprender la estructura y función del sistema nervioso humano y, por el camino, hacer que las redes y los servicios de telecomunicaciones sean más rápidos, fiables y seguros.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.