Cientistas da Universidade de Granada (UGR) provaram pela primeira vez que existe uma estreita relação entre vários fenômenos emergentes em sistemas magnéticos (amplamente estudados por físicos da matéria condensada) e certos estados de atividade cerebral.

Os pesquisadores, que publicaram seus trabalhos na revista Redes neurais , estudaram um modelo cerebral que consiste em uma rede neuronal equilibrada com 80% de sinapses excitatórias (isto é, conexões neuronais que favorecem a transmissão de informação entre neurônios) e 20% das sinapses inibidoras (conexões neuronais que impedem a transmissão dessa informação).

Interessantemente, o objetivo inicial dos cientistas da UGR era estudar como funciona o cérebro autista, para o qual pretendiam desenvolver um modelo matemático que permitisse analisar as conexões neuronais desta doença.

Contudo, conforme sua pesquisa progredia, eles foram capazes de demonstrar, tanto matematicamente quanto por meio de simulações de computador, a existência de um tipo de estado chamado "vidro giratório, "que corresponde a estados de baixa atividade (Down) ou alta atividade (Up). Isso foi amplamente descrito no córtex de mamíferos, incluindo o cérebro humano.

Os chamados estados de vidro de spin são sistemas magnéticos que foram amplamente descritos em materiais magnéticos desordenados de baixa temperatura e também aparecem em modelos de redes neurais artificiais.

Os estados de spin glass são estados de spin desordenados congelados devido à frustração nas interações entre os spins (propriedade física das partículas subatômicas, pelo qual cada partícula elementar carrega um momento angular intrínseco cujo valor é fixo). Os referidos estados podem ser ferromagnéticos e antiferromagnéticos, impedindo que o sistema relaxe ao estado fundamental ou causando tempos de relaxamento muito longos.

Na neurociência, por outro lado, os estados de vidro giratório se manifestam por atividade neuronal congelada, e surgem (na ausência de oscilações térmicas ou ruídos) pela interferência produzida pela memorização de um número macroscópico de memórias e pela impossibilidade de discernir entre tantas delas no processo de memória.

Nesse artigo, os pesquisadores provaram pela primeira vez o papel construtivo e a funcionalidade de um tipo particular de estado de vidro giratório na neurociência. "Na verdade, provamos teoricamente e por simulação que os estados Up e Down observados na atividade dos cérebros dos mamíferos seriam apenas uma mera manifestação desses estados de vidro giratório, “Joaquín Torres Agudo, professor do Departamento de Eletromagnetismo e Física da Matéria da UGR e principal autor do estudo, explica.

Este trabalho constitui um adequado e novo arcabouço teórico para estudar os mecanismos biológicos de desestabilização desses estados que podem induzir transições entre os estados Up e Down, semelhantes às transições comumente descritas durante os processos de anestesia ou na transição da vigília para o sono.