Proyecto Blue Brain
El proyecto Blue Brain intenta recrear mediante detalladas simulaciones la estructura del cerebro con el objetivo de entender su funcionamiento.
La corteza cerebral compone el 80% del cerebro humano y es responsable de nuestra habilidad para pensar, reflexionar, empatizar, comunicarse, adaptarse a nuevas situaciones así como de hacer planes de futuro. La corteza apareció por primera vez en los mamíferos y fundamentalmente está compuesta de una estructura simple y repetitiva.
El cerebro esta poblado por miles de millones de neuronas, cada una conectada a miles de sus vecinas mediante los axones y las dendritas. En la corteza, las neuronas están organizadas en unidades básicas funcionales, volúmenes cilíndricos de 0.5 mm de anchura por 2mm de profundidad, cada uno compuesto por cerca de 10000 neuronas conectadas de una forma complicada aunque consistente. Estas unidades, conocidas como columnas neocorticales (NCC) se repiten millones de veces a lo largo de la corteza.
Efectos ópticos de la relatividad especial
Enviado por peancor el Dom, 03/15/2009 - 19:30.La importancia del contexto en la percepción del color
La percepción del color se encuentra fuertemente influenciada por el contexto. Dos regiones desde las que se observa la misma luz (mismo espectro de radiación electromagnética) nos pueden parecer diferentes dependiendo del entorno que las rodea, fenómeno conocido como contraste de color (Figura A). De la misma forma, regiones de objetos que reflejan, transmiten o emiten espectros de luz diferentes podrían parecer del mismo color, fenómeno conocido como constancia de color (Figura B).
En la figura A se observa como los dos recuadros de idéntica reflectancia que se muestran en la parte inferior en ausencia de contexto, parecen tener colores muy diferentes. En la figura B, los recuadros tienen distinta reflectancia y a pesar de ello parecen tener el mismo color. Puede comprobarlo utilizando un programa de tratamiento de imagen y midiendo los valores RGB que presenta su monitor en dichas áreas.
El fenómeno de la constancia de color ha fascinado a multitud de científicos. Aunque estos fenómenos eran bien conocidos en el siglo 19 no adquirieron un lugar central en la teoría de la percepción del color hasta los trabajos de Land en la década de los 50.
Edwin H. Land, fundador de la compañía Polaroid es uno de los más famosos investigadores en el área de la constancia de color. En 1959 realizó una serie de experimentos con resultados bastante asombrosos después de los cuales desarrollo, junto con John J. McCann uno de los primeros modelos computaciones de constancia de color, la teoría retinex.
De acuerdo a la teoría retinex, el procesado de la información visual comienza con los receptores de la retina. Dentro de la retina, tres tipos de sensores miden la luz en las partes roja, verde y azul del espectro. Esta información visual es posteriormente procesada de forma independiente para cada banda de color.
En sus experimentos utilizaban estímulos similares a las famosas pinturas del artista Piet Mondrian, parecidas a la imagen que se muestra a continuación, que componían colocando papeles coloreados sobre un lienzo de forma aleatoria. Al conjunto se le aplicaba una capa mate para reducir los posibles efectos de la reflectancia especular.
Para iluminar el mondrian se utilizaban tres proyectores con un filtro paso banda estrecho. El primer filtro permitía el paso de la luz de longitudes de onda corta (luz azul), el segundo permitía longitudes de onda medias (luz verde), y el tercero permitía el paso a las longitudes de onda largas (luz roja). La cantidad de luz emitida por cada proyector se podía controlar.
Se encendían todos los proyectores y se ajustaban para que cada papel coloreado del mondrian pareciera fuertemente coloreados, buscando sobre todo que los papeles blancos parecieran ‘buenos blancos’.
Posteriormente se utilizaba un fotómetro telescópico para medir la luz reflejada por un área determinada dentro del mondrian. Ellos seleccionaron un rectángulo blanco y midieron la luz que reflejaba (la luminancia) para cada uno de los tres proyectores, es decir, se hicieron tres mediciones cada una con uno solo de los proyectores encendido.
A continuación se eligió un rectángulo que parecía marrón oscuro y ajustaron los proyectores de luz para que los resultados fueran idénticos a las medidas anteriores.
Incluso aunque la luminancia media era equivalente a la del rectángulo blanco, es decir, el objeto estaba reflejando la misma luz que reflejaba el parche blanco cuando le medimos, el color seguía siendo percibido como marrón oscuro. Se repitió el experimento para los diferentes colores y en cada uno de los casos es color percibido permanecía constante.
Con este experimento, Land y McCann demostraron que el color percibido en un área de una imagen no depende exclusivamente de la luz observada en esa área.
Referencias | Neuroscience | Color constancy
El modelo Kuramoto
El fenómeno de la sincronización nos rodea: nuestro corazón, los ritmos circadianos, aplausos, generadores eléctricos... Ciertas especies de luciérnagas han cautivado a muchos viajeros en el Sudoeste Asiático, los cuales regresaban a sus lugares de origen contando historias de poblaciones inmensas de luciérnagas emitiendo luz intermitente de forma totalmente sincronizada creando grandes franjas de luz parpadeante en la oscuridad.
Su estudio se remonta a 1665, cuando Christiaan Huygens yacía enfermo en la cama con la compañía de dos relojes de péndulo. Después de unos días se dio cuenta de que los péndulos se movían de tal forma que cuando uno estaba completamente a la izquierda, el otro se encontraba completamente a la derecha, y viceversa.
Intrigado, modifico manualmente el ritmo de los péndulos pero con el tiempo siempre volvían a sincronizarse. La explicación que dio a lo que el llamaba “simpatía de dos relojes” fue que cada uno de los péndulos causaba un movimiento imperceptible en la pared de la que colgaba cada reloj y que dicho movimiento tendía a forzar la sincronización de de cada uno de los péndulos con el otro. El tiempo le daría la razón.
En el siguiente video se puede observar una versión de este fenómeno (con sonido se aprecia mejor).
El modelo Kuramoto fue motivado por el comportamiento de ciertos osciladores químicos y biológicos y permite modelar la sincronización y desincronización en grupos de osciladores acoplados. La ecuación que gobierna el sistema es la siguiente:
La limitada variedad de estados en los que el modelo se puede encontrar lo hace apropiado para el modelado de algunos sistemas utilizados en neurociencia.
En la siguiente aplicación, cuyo código se encuentra adjunto, puede observar como varía el comportamiento de 25 osciladores en función de la constante de acoplamiento (K). Al reiniciar la simulación se asignarán velocidades y fases iniciales aleatorias a cada uno de los osciladores.
