El cerebro
consta de un gran número (aproximadamente 1011) de elementos altamente
interconectados (aproximadamente 104 conexiones por elemento), llamados
neuronas. Estas neuronas tienen tres componentes principales, las dendritas, el
cuerpo de la célula o soma, y el axón. Las dendritas, son el árbol receptor de
la red, son como fibras nerviosas que cargan de señales eléctricas el cuerpo de
la célula. El cuerpo de la célula, realiza la suma de esas señales de entrada.
El axón es una fibra larga que lleva la señal desde el cuerpo de la célula
hacia otras neuronas. El punto de contacto entre un axón de una célula y una
dendrita de otra célula es llamado sinápsis, la longitud de la sinápsis es
determinada por la complejidad del proceso químico que estabiliza la función de
la red neuronal.
Como
consecuencia de los primeros estudios sobre la base neural de los sistemas
mnémicos (relacionados con la memoria), se creía que el almacenamiento de la
memoria asociativa, tanto implícita como explícita, requerían de un circuito
neuronal muy complejo. Entre quienes comenzaron a oponerse a este enfoque se
hallaba Donald O. Hebb, profesor de la universidad de Milner; Hebb sugirió que
el aprendizaje asociativo podría ser producido por un mecanismo celular
sencillo y propuso que las asociaciones podrían formarse por una actividad
neuronal coincidente: "Cuando un axón de la célula A excita la célula B y
participa en su activación, se produce algún proceso de desarrollo o cambio
metabólico en una o en ambas células, de suerte que la eficacia de A, como
célula excitadora de B, se intensifica". Según la regla Hebbiana de
aprendizaje, el que coincida la actividad de las neuronas presinápticas
(suministran el impulso de entrada) con la de las postsinápticas (reciben el
impulso) es muy importante para que se refuerce la conexión entre ellas, este
mecanismo es llamado pre-postasociativo, del cual puede observarse en el
siguiente ejemplo
Los potenciales
de acción, son señales de baja frecuencia conducidas en forma muy lenta, estos
no pueden saltar de una célula a otra, la comunicación entre neuronas viene
siempre mediada por transmisores químicos que son liberados en las sinápsis. Un
ejemplo de comunicación entre neuronas y del proceso químico de la liberación
de neurotransmisores se ilustra en la siguiente figura
Las sinápsis se
clasifican según su posición en la superficie de la neurona receptora en tres
tipos: axo-somática, axo-dendrítica, axo-axónica. Los fenómenos que ocurren en
la sinápsis son de naturaleza química, pero tienen efectos eléctricos laterales
que se pueden medir.
En la figura
1.2.4 se visualiza el proceso químico de una sinápsis y los diferentes
elementos que hacen parte del proceso tanto en la neurona presináptica, como en
la postsináptica.
Proceso
químico de una sinápsis
Las RNA no
alcanzan la complejidad del cerebro, sin embargo hay dos aspectos similares
entre redes biológicas y artificiales, primero los bloques de construcción de
ambas redes son sencillos elementos computacionales (aunque las RNA son mucho
más simples que las biológicas) altamente interconectados; segundo, las
conexiones entre neuronas determinan la función de la red.
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