Matemáticos da USC estudan o comportamento de redes biolóxicas e tecnolóxicas
As redes consideradas como un conxunto de elementos organizados para un determinado fin, xa sexan de natureza biolóxica ou tecnolóxica, son organizacións con capacidade de reacción froito das súas relacións con outros sistemas máis ou menos complexos. Estudos de diversos ámbitos explican a existencia de deseños ou arquitecturas que aumentan a probabilidade de que un patóxeno –entendido como elemento que agrede unha rede determinada- se estenda por toda esa rede en comparación cunha rede homoxénea onde non hai diferenzas entre nodos ou células. Este é o campo de traballo do equipo GeoDynApp integrado no grupo de Foliacións e Sistemas Dinámicas da USC.
O equipo, que hai uns días publicaba outro traballo que descobre a existencia de arquitecturas (deseños) que reducen a probabilidade de invasión dunha rede fronte ao ataque de patóxenos, presenta agora un novo traballo publicado en Scientific Reports do grupo Nature sobre a complexidade de cableado en redes biolóxicas e tecnolóxicas. A idea dunha relación entre o número de compoñentes internas dun circuíto integrado e o número de interconexións entre as diferentes compoñentes foi formulada en 1960 por E. F. Rent en dous memorandos internos da empresa IBM. Esta relación é válida cando o tamaño das integrantes se mantén nun certo rango e exprésase mediante unha lei de potencias.
O novo traballo de Fernando Alcalde Cuesta e Pablo González Sequeiros, da USC, e de Álvaro Lozano Rojo do Centro Universitario de la Defensa de Zaragoza (CUD) valida a regra de Rent axustando a lei de potencias cos datos grazas a un fenómeno de bifurcación observado a partir do recableado aleatorio das conexións. Un dos aspectos máis destacados do traballo está na proba de que hai diferenzas importantes na arquitectura desas redes, un feito que os investigadores pretenden corroborar no caso doutras redes cerebrais, en particular, as obtidas mediante técnicas de imaxe por resonancia magnética funcional ou de difusión funcional do córtex cerebral dos humanos e dos primates.
Como aclara Fernando Alcalde, a técnica estudada no artigo que agora publica Scientific Reports aplícase ao estudo da complexidade do cableado dunha serie de redes empíricas que inclúen redes neuronais, circuítos integrados VLSI e outras redes tecnolóxicas como a rede telemática Internet2 ou a rede eléctrica dos estados do oeste de Estados Unidos.
Este é un traballo que o investigador da USC contextualiza na traxectoria do seu equipo, “o noso equipo interésase pola robustez deste tipo de redes fronte ao ataque de patóxenos ou elementos alleos seguindo un modelo de invasión”, descrito noutro artigo do pasado ano. Neste senso, un dos grandes obxectivos de GeoDynApp é atopar un método para cuantificar certas propiedades estruturais vinculadas coa robustez detectadas nas redes neuronais de diversos organismos segundo estudos recentes levados a cabo por científicos do proxecto ‘Blue Brain’ e doutros proxectos internacionais. Alcalde recoñece que “hai moitos investigadores tentando comprender neste momento como se combinan as unidades perceptuais básicas das redes cerebrais en estruturas de orde superior, máis complexas e capaces de albergar a memoria, facendo do cerebro –incluso dun pequeno verme microscópico- unha máquina enormemente eficaz fronte perturbacións. E os matemáticos tamén estamos aí”. O proxecto conta co financiamento da Axencia Estatal de Investigación/Feder, a Xunta de Galicia a través do seu programa de axudas de consolidación para grupos con potencial de crecemento, o Goberno e Aragón e o CUD de Zaragoza.
GeoDynApp
O equipo GeoDynApp forma parte do grupos de investigación de Foliacións e Sistemas Dinámicos da USC e do ECSING da Universidade de Valladolid sobre ecuacións e singularidades. O equipo está interesado en cuestións de natureza substancial e que se relacionan coa xeometría, os sistemas dinámicas e as súas interaccións, as cales con frecuencia se sitúan nas fronteiras de distintas áreas tradicionais e requiren a aplicación dunha ampla gama de técnicas.