Los científicos han desarrollado un marco general novedoso para comparar diversas oscilaciones, lo que proporciona importantes conocimientos sobre la ciencia neurológica y cardíaca. Al transformar el problema de comparar osciladores en un problema de álgebra lineal, el equipo ahora puede comparar y comprender osciladores que antes se pensaba que tenían propiedades diferentes, con aplicaciones que podrían ir desde comprender las oscilaciones del corazón y el cerebro hasta analizar el balanceo de los rascacielos.


Un equipo internacional de investigadores ha propuesto una estructura universal para explicar las "oscilaciones".

Los ritmos aleatorios de la vida nos rodean, desde los hipnóticos parpadeos sincronizados de las luciérnagas... hasta el balanceo de un niño en un columpio... hasta los cambios sutiles en el constante "pop-pop" del corazón humano.

Sin embargo, los científicos aún no tienen idea de cómo comprender verdaderamente estos patrones, conocidos como oscilaciones estocásticas u estocásticas. A pesar de algunos avances en el análisis de las ondas cerebrales y los ritmos cardíacos, los investigadores y médicos aún no pueden comparar o catalogar los innumerables cambios y fuentes.

"Si podemos obtener una comprensión más profunda de las causas subyacentes de las oscilaciones, podremos lograr avances en la neurociencia, la ciencia cardíaca y muchos campos diferentes", dijo Peter Thomas, profesor de matemáticas aplicadas en la Universidad Case Western Reserve.

Thomas es parte de un equipo internacional de investigadores que dicen haber desarrollado un marco general novedoso para comparar y contrastar oscilaciones, independientemente de sus mecanismos subyacentes, que algún día podría ser un paso clave hacia la comprensión completa de las oscilaciones.

Sus hallazgos fueron publicados recientemente en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

"Convertimos el problema de comparar osciladores en un problema de álgebra lineal", dijo Thomas. Lo que hicimos fue mucho más preciso que estudios anteriores. Este es un gran avance conceptual. "

Otros ahora pueden comparar, comprender mejor e incluso manipular osciladores que antes se pensaba que tenían propiedades completamente diferentes, dicen los investigadores.

Por ejemplo, si las células de su corazón no están sincronizadas, puede morir de fibrilación auricular. Pero si sus células cerebrales están demasiado sincronizadas, puede desarrollar la enfermedad de Parkinson o epilepsia, dependiendo de en qué parte del cerebro se produzca la sincronización. Al utilizar nuestro nuevo marco, los científicos del corazón o del cerebro pueden comprender mejor qué podrían significar las oscilaciones y cómo funciona o cambia el corazón o el cerebro con el tiempo.

Thomas dijo que los investigadores, incluidos colaboradores de universidades de Francia, Alemania y España, han descubierto una nueva forma de utilizar números complejos para describir la sincronización de los osciladores y su "ruido", o sincronización imprecisa. La mayoría de las oscilaciones son irregulares hasta cierto punto. Por ejemplo, el ritmo cardíaco no es 100% regular. Una variación natural del 5% al ​​10% en los latidos del corazón se considera saludable. El problema de comparar osciladores se puede ilustrar con dos ejemplos distintos: los ritmos cerebrales y el balanceo de los rascacielos.

"En San Francisco, los rascacielos modernos se mecen con el viento, sacudidos por corrientes de aire que cambian aleatoriamente; son empujados ligeramente fuera de la vertical, pero las propiedades mecánicas de la estructura los hacen retroceder", dijo. "Esta combinación de flexibilidad y elasticidad ayuda a los edificios altos a resistir los temblores durante los terremotos. No pensarías que este proceso podría compararse con las ondas cerebrales, pero nuestro nuevo marco te permite hacerlo".

Puede que aún no esté claro cómo ayudará su descubrimiento a las dos disciplinas de la ingeniería mecánica y la neurociencia. Comparó este avance conceptual con el descubrimiento de Galileo de las lunas en órbita de Júpiter.

Dijo: "Lo que Galileo descubrió fue una nueva perspectiva. Aunque nuestro descubrimiento no es tan trascendental como el de Galileo, sigue siendo un cambio de perspectiva. Lo que informamos en el artículo es una perspectiva completamente nueva sobre los osciladores estocásticos".