Comprender los componentes fundamentales del universo es difícil. Darle sentido al cerebro es otro desafío por completo. Cada milímetro cúbico de cerebro humano contiene alrededor de 4 km de "cables" neuronales que transportan señales a nivel de milivoltios, conectando innumerables células que definen todo lo que somos y hacemos. Los antiguos egipcios ya sabían que diferentes partes del cerebro gobiernan diferentes funciones físicas, y han pasado un par de siglos desde que los médicos entretuvieron a las multitudes pasando corrientes a través de los cadáveres para que parecieran vivos. Pero solo en las últimas décadas los neurocientíficos han podido profundizar en los circuitos del cerebro.

El 25 de enero hablando ante una audiencia abarrotada en el departamento de teoría del CERN, Vijay Balasubramanian de la Universidad de Pensilvania describió el enfoque de un físico para resolver el cerebro. Balasubramanian hizo su doctorado. en física teórica de partículas en la Universidad de Princeton y también trabajó en el experimento UA1 en el Sincrotrón Super Protón del CERN en la década de 1980. Hoy su investigación abarca desde la teoría de cuerdas hasta la biofísica teórica, donde aplica metodologías comunes en física para modelar la topografía neuronal del procesamiento de información en el cerebro.

La arquitectura básica del cerebro se comprende razonablemente bien. Las tareas sensoriales y cognitivas altamente complejas se llevan a cabo mediante la acción cooperativa de muchas neuronas y circuitos especializados, cada uno de los cuales tiene una función sorprendentemente simple. Balasubramanian usó ejemplos que incluyen nuestro sentido del olfato, que permite a los humanos y otros animales distinguir grandes conjuntos de mezclas de olores utilizando recursos neuronales muy limitados, y nuestro "sentido del lugar" (cómo representamos mentalmente nuestra ubicación física) para demostrar que los cerebros han desarrollado circuitos neuronales que explotan principios sofisticados de las matemáticas, algunos de los cuales recién ahora se están descubriendo.

Notablemente, Las predicciones hechas por modelos bastante toscos están resultando para describir bastante bien los circuitos del cerebro, a menudo desafiando el pensamiento tradicional. En general, Los cálculos de Balasubramanian sugieren que los animales han evolucionado para obtener el mayor impacto cognitivo con la menor cantidad posible de neuronas. "¡Las neuronas son caras!" él dice, señalando que el cerebro constituye solo el dos por ciento de nuestro peso corporal, pero representa el 20 por ciento de nuestra carga metabólica. El cerebro consume solo 12 W de potencia, siete veces menos que una computadora portátil típica, sin embargo, cuenta con una potencia computacional mucho mayor aprovechada para realizar funciones más sutiles. "El cerebro puede enamorarnos, mientras que la computadora apenas reconoce un rostro, " él dice.

Todavía, Balasubramanian cree que los humanos sobreestiman sus habilidades cognitivas:no somos tan especiales como pensamos. Argumenta que la mayor parte del comportamiento de nuestro cerebro se deriva del cableado primario que es común a la mayoría de los vertebrados. Si bien la comprensión cuantitativa de conceptos superiores como "pensamientos" o "conciencia" aún está lejos, Claramente, existe un terreno fértil para que los físicos exploren en el cambiante mundo de la neurociencia.