En el pasado, se creía generalmente que la asombrosa inteligencia del cerebro humano se debía principalmente a su gran número de neuronas y a sus intrincadas conexiones entre células. Sin embargo, un estudio reciente publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) muestra que la raíz de las extraordinarias capacidades cognitivas del ser humano no sólo reside en la escala macroscópica, sino también en la inimaginable potencia informática de una sola neurona.
La investigación fue dirigida por los profesores Idan Segev y Mickey London de la Universidad Hebrea de Jerusalén, en colaboración con los estudiantes de doctorado Ido Aizenbud y Daniela Yoeli del Edmund and Lily Safra Brain Science Center (ELSC), y el profesor Chris de Kock de la Vrije Universiteit Amsterdam.
Desde hace mucho tiempo, la comunidad científica está acostumbrada a reducir la neurona a un simple interruptor, encargado únicamente de recibir señales y decidir si envía señales eléctricas. Pero las últimas investigaciones han descubierto que una sola neurona en la corteza cerebral humana (la estructura externa responsable del pensamiento de alto nivel) es en realidad una unidad de procesamiento de información en miniatura muy compleja. No sólo pueden recopilar señales, sino también combinar y procesar finamente la información de entrada a través de mecanismos internos extremadamente complejos. Sus capacidades de procesamiento unicelular pueden incluso rivalizar con las redes neuronales artificiales profundas.
Para medir de manera justa la complejidad computacional de diferentes neuronas de mamíferos, el equipo de investigación utilizó inteligencia artificial y técnicas de modelado por computadora para construir un "imitador" digital. Probaron hasta qué punto debe llegar una red neuronal artificial para reproducir con precisión la relación entre las señales de entrada y las respuestas de salida de las neuronas biológicas. Las investigaciones han descubierto que cuanto más complejas son las células biológicas, más profundo es el nivel de redes artificiales requeridas, y las neuronas de la corteza cerebral humana siempre requieren redes artificiales más complejas para imitar.
Los investigadores señalaron que esta enorme ventaja de las neuronas humanas se debe principalmente a su rica estructura de ramas de árboles dendríticas y a sus propiedades electrofisiológicas únicas. Estas estructuras físicas únicas permiten a las neuronas no sólo simplemente agregar señales de entrada, sino también realizar análisis y procesamiento en profundidad de combinaciones de información complejas. Este descubrimiento subvierte la cognición tradicional y muestra que el pensamiento, el lenguaje, la imaginación y la creatividad avanzados del ser humano pueden haber comenzado con cálculos complejos dentro de una sola neurona.
Además, el nuevo marco informático establecido por esta investigación no sólo ayudará a los científicos a revelar mejor los mecanismos celulares del pensamiento y el aprendizaje humanos, sino que también tendrá un profundo impacto en el desarrollo de una nueva generación de inteligencia artificial similar al cerebro. Es posible que los futuros sistemas de inteligencia artificial ya no dependan simplemente del apilamiento de capas de unidades simples, sino que puedan abrir un nuevo camino más cercano al sistema nervioso biológico mediante la introducción de unidades informáticas complejas con capacidades de procesamiento individual más sólidas.