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Dos proyectos de fin de carrera ayudaran a estudiar fenómenos que intervienen en la propagación y en el procesamiento de información

Dos estudiantes de la ETSEIAT de la UPC construyen un cerebro electrónico que procesa información compleja

Los estudiantes Rosendo Garganta y Àlex de San Fulgencio han construido un cerebro con el equivalente de 50 neuronas a base de dispositivos electrónicos.

15/12/2009
Comprender e imitar un sistema de máxima complejidad como el del cerebro humano para mejorar sistemas no tan eficientes y poder aplicar este conocimiento a la tecnología es el objetivo de los proyectos final de carrera que han desarrollado Rosendo Garganta y Alex de San Fulgencio, estudiantes de Ingeniería Industrial y de ingeniería en Automática y Electrónica Industrial en la Escuela Tècnica Superior de Ingeniería Industrial y Aeronáutica de Terrassa (ETSEIAT) de la Universidad Politécnica de Cataluña, respectivamente. Y lo han hecho construyendo una red de pequeños dispositivos electrónicos convencionales que simulan células nerviosas: es decir, un cerebro electrónico.

Con componentes electrónicos estándar (resistencias, condensadores, bobinas y amplificadores operacionales), programados adecuadamente y dispuestos en forma de red, han conseguido simular el comportamiento de las neuronas cuando se comunican entre sí dentro del cerebro. Su modelo es original porque, aunque hay en el mundo otros modelos electrónicos de neuronas, los experimentos realizados en la UPC involucran redes complejas de neuronas electrónicas, y las conclusiones a las que han llegado son inéditas.

El cerebro es una red robusta y eficiente
Rosendo Garganta ha estudiado a través del cerebro electrónico algunos de los fenómenos que se producen en pequeñas estructuras de comunicación neuronal. Rosendo ha reproducido el proceso a través del cual las neuronas sensoriales, aquellas que se encargan de recibir estímulos físicos de nuestro entorno (luz, tacto, olor, sabor y ruido), emiten un mensaje codificado en forma de potenciales de acción (señales eléctricas todo o nada) que se propaga a través de una red de neuronas de nuestro sistema nervioso hasta llegar a un conjunto de neuronas motoras con el fin de activar un músculo y ejecutar un movimiento del organismo. Con este estudio, Rosendo Garganta ha podido determinar la arquitectura óptima que deberían tener las redes de neuronas para que sean robustas frente a daños cerebrales, y a la vez altamente eficientes en la correcta codificación de mensajes. De hecho, los daños ocasionados por enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson, el Huntington o el Alzheimer afectan a la propagación de señales eléctricas debido a alteraciones en la arquitectura de redes neuronales. "Mi trabajo sobre las redes locales de células nerviosas se puede extrapolar a cualquier sistema que pueda ser descrito con modelos de redes complejas, como son la red de suministro de agua, la red eléctrica o la red de redes: Internet. Mis conclusiones deberían permitir diseñar redes tecnológicas donde la información pueda viajar de una forma más segura, rápida y con mayor calidad. Después de todo, el cerebro es el sistema más eficiente que existe. Si queremos mejorar nuestra tecnología una forma de hacerlo es prestando atención a cómo opera el cerebro." 

La resonancia fantasma
Alex de San Fulgencio, después de haber construido el cerebro con Rosendo Garganta, lo utilizó para experimentar y estudiar el fenómeno de la resonancia fantasma, el efecto sonoro que se produce en el oído humano cuando identificamos el tono de un sonido complejo formado por múltiples frecuencias. En estas situaciones se puede percibir una frecuencia que no forma parte del sonido, lo que se llama ilusión de la fundamental perdida, o resonancia fantasma. Este fenómeno se utiliza en algunos sistemas de audio para reproducir frecuencias bajas que no se pueden generar directamente. De San Fulgencio inyectó señales de diferente frecuencia en el cerebro electrónico y pudo observar en detalle por qué y cómo se producen las resonancias fantasmas. Esta es la primera vez que alguien observa este fenómeno dentro de una red compleja de circuitos electrónicos. El estudio permite entender mejor cómo el cerebro procesa información compleja.

Rosendo y Alex, dos emprendedores
Actualmente Rosendo Garganta y Àlex San Fulgencio han iniciado una aventura empresarial. Ambos están trabajando en el proceso de creación de una empresa propia de distribución de equipamiento técnico para laboratorios médicos con servicio técnico incluido.

Más experimentos de otros estudiantes
Gracias a la construcción de este cerebro electrónico, otros estudiantes del campus de la UPC en Terrassa podrán realizar experimentos, como el que apenas se ha iniciado para estudiar cuál es la estructura más óptima para propagar la información.


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