7. La teoría del caos o de la dinámica no linear


7. La teoría del caos o de la dinámica no linear

Enfoque en el funcionamiento neural


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La teoría del caos o de la dinámica no linear.

Existe un vasto número de situaciones físicas, desde el clima que inveteredamente reta a los meteorólogos predictores del tiempo, hasta los latidos cardíacos y un enorme etc., donde la más leve incertidumbre en el conocimiento del estado del sistema en un momento dado conlleva una pérdida total de información sobre el estado del sistema después de un instante dado.
    Los presentes casi idénticos conducen a futuros diferentes, por lo cual tales sistemas son llamados “caóticos”.
 
La presencia de los sistemas caóticos es responsable de muchas de las complejidades de la vida como la conocemos, dándose una serie de situaciones en las que no importa cuan adecuadamente se conozcan las reglas que determinan como deben producirse los cambios porque no se puede comprobar con toda precisión el estado presente de las cosas, con lo cual la capacidad de predicción desaparece rápidamente.
Las raíces matemáticas de la teoría del Caosestán ancladas en el siglo XIX, ligadas a las observaciones de James C. Maxwell quien reflexionó sobre el problema de reconocer que muchas secuencias de sucesos naturales son extremadamente dependientes en sus condiciones particulares de partida y del matemático francés Henry Poincaré quien observó la conducta impredecible aún en sistemas simples. Poincaré consideraba que:
 cuando una causa muy pequeña que escapa a nuestra atención determina un efecto considerable que no podemos dejar de ver, decimos que el efecto se debe al azar. Si conociéramos las leyes de la naturaleza y la situación del universo en el momento inicial, podríamos predecir exactamente la situación de dicho universo en un instante posterior. Pero aún en el caso que las leyes de la naturaleza no escondan ningún secreto para nosotros, solo podremos conocer la situación inicial aproximadamente (…)” 1. 

Caos no lineal

La única condición de la variabilidad es que las partes interactuaran lo suficiente  entre sí para afectar las operaciones que cada una hace. Este tipo de interacción se presenta por ejemplo en las hojas volando arrastradas por el viento, en las gotas de agua que caen de un grifo, en el patrón de descarga de las neuronas, en el ritmo del latido cardíaco. Estos son sistemas llamados no lineales, cuyo comportamiento es el objeto de estudio del caos determinístico.
Jules Henri Poincare
Nancy 1854 – París 1912

Poincaré encontró que los grupos de ecuaciones lineales no solucionables reflejan a tales sistemas y que son representables geométricamente. Cuando tales sistemas son representados geométricamente las ecuaciones no lineales se transforman en una cifra finita de sistemas.

    El estudio de los fenómenos caóticos se ha llevado a cabo mediante una metodología radicalmente diferente de las aplicaciones tradicionales de la matemática al mundo físico. Se mencionó que fenómenos con inicios casi idénticos, al ser evaluados por un modelo de ecuación dado, empiezan a mostrar deviaciones del comportamiento predicho.
    Se había llegado a considerar que los fenómenos lineales, predecibles y simples detectables a partir de inducción eran los que predominaban en la naturaleza porque estamos inclinados a elegirlos para el estudio porque son los más fáciles de entender.
    Pero el sucesivo conocimiento sobre el comportamiento caótico ha mostrado que este es la regla antes que la excepción, a lo que el cosmólogo John Barrow plantea que debemos dar un giro, porque el mundo nos es inteligible solo en la medida de la gran cantidad de fenómenos simples y lineales en la naturaleza, que pueden ser analizados por partes, porque una totalidad no es más que la suma de sus partes.
    Otra es la historia de los sistemas caóticos, porque requieren un conocimiento del todo para poder entender sus partes, porque la totalidad equivale a más que la suma de sus partes 2.

Los procesos biológicos en general son aceptados como procesos al azar por su extrema complejidad, aún siendo enfocados desde el punto de vista del caos determinista.

La conducta de dinámica no lineal en las células eléctricas como las neuronas y el sistema de conducción cardíaco depende en buena parte de la danza molecular de la vida.
    En las membranas biológicas el modelo de la dinámica no lineal sugiere que mímimas fluctuaciones en energía puede causar sutiles cambios estructurales  que pueden hacer que las proteínas de compuerta oscilen entre el estado abierto – cerrado.
    Se postula que a nivel neurobiológico los reflejos de la médula espinal, los mecanismos retinianos, los circuitos del hipocampo implicados en la memoria, los movimientos de la pupila, la electrofisiología de los estados de sueño y despertar y los diferentes circuitos de neurotransmisión reflejan fenómenos cuyo comportamiento inducido por el azar se puede relacionar con dinámica no lineal 3.

Caos y red neural

La teoría del caos ha permitido el desarrollo de una red neural, llamada la red recurrente, en la que hay retroalimentación entree los elementos de entrada y los de salida; a diferencia de las redes estratificadas comentadas previamente (Cf. Aproximaciones a una teoría general del funcionamiento del cerebro) no hay un estado estable y una vez se produce un estímulo, la red lo recicla una y otra vez, pasando de un estado a otro 4.
Gerald Edelman
Nobel de Medicina 1972

Gerald Edelman concibe el córtex cerebral como un sistema no linear a partir del cual, aplicando la teoría de la selección natural a la epigénesis de los procesos psicológicos, propone un “darwinismo neural” .

´Según el darwinismo neural,  los diferentes componentes neurales compiten en el córtex cerebral: solamente sobreviven los grupos celulares de mayor relevancia ecológica en los módulos neocorticales 5.

La autorregulación del cerebro

Los progresivos avances de la neurobiología han puesto de relieve que el cerebro es más que un simple mecanismo de transmisión de las excitaciones de los órganos sensoriales a los órganos ejecutores, de hecho, es un órgano de transformación creadora si se permite decirlo, que imprimirá un carácter íntimamente subjetivo, un tinte individual a cada una de estas aferencias sensoriales.
    Bajo circunstancias normales, las reacciones de los sujetos al ambiente no son automáticas, incluso aquellas que desencadenan actos reflejos sino que siempre tienen la integración de los niveles más altos.
    Se perfila entonces un sistema cuya complejidad viene dada en su interacción constante consigo mismo, en constante retroalimentación, en el cual las acciones revierten sobre el mismo sujeto que las ejerce.
    Este tipo de mecanismo de retroalimentación, servorregulación o feed-back, es el denominado cibernético, y su objetivo es la generación de la propia acción, modulando la actividad de cada momento a los fines especificados 6

Referencias

  1. 6 &  Barrow JD: Teorías del Todo. Hacia una Explicación fundamental del Universo. Crítica, Barcelona 1994. pp. 55
  2. 6 &  Barrow JD: Teorías del Todo. Hacia una Explicación fundamental del Universo. Crítica, Barcelona 1994. pp. 145
  3. 6 &  Amato I: The head and heart of chaos theory. Helix – Amgen’s Magazin of Biotechnology1993; 2(3): 10-17
  4. 6 &  Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM:  Essentials of Neural Science and Behavior. Appleton & Lange. 1995. pp 360
  5. 6 &  Aitken KJ, Trevarthen C: Self-other organization in human psychological development.Development and Psychopathology 1997; 9: pp 658
  6. 6 &  Pinillos JL:  La mente humana. Salvat Eds, Navarra 1970. pp. 74 y ss

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Alejandro Melo-Florián

Writer, Internal Medicine specialist. Bogotá D.C -Colombia
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