Hipótesis del cerebro crítico

En neurociencia , la hipótesis del cerebro crítico afirma que ciertas redes neuronales biológicas operan cerca de transiciones de fase . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Registros experimentales de grandes grupos de neuronas han mostrado ráfagas de actividad, denominadas avalanchas neuronales, con tamaños que siguen una distribución de ley de potencias . Estos resultados, y su posterior replicación en diversos entornos, llevaron a la hipótesis de que la dinámica colectiva de grandes redes neuronales en el cerebro opera cerca del punto crítico de una transición de fase. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Según esta hipótesis, la actividad del cerebro transitaría continuamente entre dos fases: una en la que la actividad se reducirá y desaparecerá rápidamente, y otra en la que la actividad se acumulará y amplificará con el tiempo. ^{[ 4 ]} En la criticidad, la capacidad del cerebro para el procesamiento de información se ve mejorada, ^{[ 4 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} por lo que el proceso de ramificación subcrítico, crítico y ligeramente supercrítico de los pensamientos podría describir cómo funcionan las mentes humanas y animales.

La discusión sobre la criticidad del cerebro se ha llevado a cabo desde 1950, con el artículo sobre el juego de imitación para una prueba de Turing . ^{[ 9 ]} En 1995, Andreas V. Herz y John Hopfield observaron que los modelos de criticidad autoorganizada (SOC) para terremotos eran matemáticamente equivalentes a redes de neuronas de integración y disparo, y especularon que tal vez SOC ocurriría en el cerebro. ^{[ 10 ]} Simultáneamente, Dimitris Stassinopoulos y Per Bak propusieron un modelo simple de red neuronal que funciona en criticidad ^{[ 11 ]} que fue ampliado posteriormente por Dante R. Chialvo y Bak. ^{[ 12 ]} En 2003, la hipótesis encontró apoyo experimental por parte de John M. Beggs y Dietmar Plenz. ^{[ 13 ]} La hipótesis del cerebro crítico no es un consenso entre la comunidad científica. ^{[ 4 ]} Sin embargo, existe cada vez más apoyo para la hipótesis a medida que más experimentadores comienzan a verificar las afirmaciones que hace, particularmente in vivo en ratas con registros electrofisiológicos crónicos ^{[ 14 ]} y ratones con registros electrofisiológicos de alta densidad. ^{[ 15 ]}