En físico, sistemas biológicos y tecnológicos, el tiempo que tardan los componentes de un sistema en influirse entre sí puede afectar la transición a la sincronización, un hallazgo importante que mejora la comprensión de cómo funcionan estos sistemas, según un estudio dirigido por la Universidad Estatal de Georgia.

Los investigadores desarrollaron fórmulas analíticas que les ayudaron a llegar a estas conclusiones. Sus hallazgos se publican en la revista Informes científicos .

La sincronización es común en muchos sistemas de osciladores naturales y artificiales, donde emerge una función considerable como resultado de los comportamientos cooperativos de muchos elementos que interactúan en los sistemas. Ejemplos de sistemas de sincronización incluyen neuronas en el cerebro, células de marcapasos cardíaco, grillos chirriando rítmicamente, el aplauso de la audiencia en salas de conciertos y láseres de semiconductores. En estos sistemas, elementos que interactúan, también llamados osciladores, tienen sus propios ritmos, pero las interacciones pueden conducir a un ritmo común. La interacción se retrasa, que siempre están ahí en cualquier sistema real debido a la velocidad finita del movimiento de las señales, tiempos de procesamiento y otros factores, Puede modificar el ritmo definitivo. Este estudio analiza cómo sucede esto.

"La intensidad de la interacción y los retrasos en el tiempo pueden cambiar la forma en que aparece y se desarrolla la sincronización, "dijo el Dr. Mukesh Dhamala, profesor asociado en el Departamento de Física y el Instituto de Astronomía y Neurociencia del Estado de Georgia. "La historia del sistema marca la diferencia en la sincronización. Este artículo analiza los efectos de los retrasos en la fuerza de interacción crítica necesaria para lograr la sincronización de los osciladores acoplados. Las transiciones de sincronización nos recuerdan las transiciones de fase de primer y segundo orden comúnmente estudiadas en física estadística.

"Estos hallazgos pueden ser útiles para dar sentido a las oscilaciones de la red observadas experimentalmente, por ejemplo, las oscilaciones neuronales en el cerebro donde el tiempo de conducción entre dos regiones conectadas varía de unos pocos a decenas de milisegundos. Una transición suave o abrupta a la sincronización podría ser útil para distinguir una función cerebral normal (por ejemplo, una decisión perceptiva) de una disfunción (por ejemplo, un ataque epiléptico) ".

En este estudio, los investigadores introdujeron retrasos de tiempo y cambiaron la fuerza de acoplamiento entre osciladores para comprender las transiciones hacia y fuera de la sincronización abrupta. Descubrieron que el retardo de tiempo no afecta el punto de transición para la sincronización abrupta cuando la fuerza del acoplamiento disminuye desde un estado sincronizado. pero el retardo de tiempo puede cambiar el punto de transición cuando la fuerza del acoplamiento aumenta desde un estado no sincronizado.