Caos en sistemas biológicos
Escrito por Redacción Matematicalia   
lunes, 10 de septiembre de 2007
Imagemp-14.pdf [184 KB]

CAOS EN SISTEMAS BIOLÓGICOS. La Teoría del Caos (TC) estudia el comportamiento dinámico (varía con el tiempo) aperiódico (los valores no se repiten de forma regular) mostrado por ciertos sistemas deterministas (la evolución futura del sistema es consecuencia de su estado en el instante inmediatamente anterior) no lineales (los efectos no son proporcionales a las causas).

Los sistemas caóticos se caracterizan por una extrema sensibilidad a las condiciones iniciales, es decir, pequeños cambios en ellas conducen a grandes diferencias en el resultado final. Este principio se conoce como efecto mariposa, debido al ejemplo con que frecuentemente ha sido ilustrado: el aleteo de una mariposa en un determinado momento y lugar puede ser la causa de un terrible huracán varios meses después en el otro extremo del planeta. Como es imposible medir con absoluta precisión ninguna variable, tales sistemas resultan impredecibles, sobre todo a largo plazo, y no deja de resultar sorprendente que sean susceptibles de interpretación en términos matemáticos.

El fenómeno caótico aparece en un gran número de sistemas bioquímicos (como por ejemplo la glicólisis, ruta central, casi universal, del metabolismo de los seres vivos), biológicos y biomédicos. La aplicación de los principios de la TC a estos sistemas ha conducido a grandes avances, notablemente en epidemiología, cardiología y neurología. Un análisis de series temporales correspondientes a la incidencia anual de diversas enfermedades víricas en distintas ciudades estadounidenses reveló que el sarampión presenta una dinámica caótica con un comportamiento determinista que podría ser predecible a corto plazo, estudio cuyas consecuencias ya se han hecho notar en los programas de vacunación. En cardiología se denominaba ECG caótico a un tipo particular de electrocardiograma indicativo de patología; investigaciones posteriores mostraron que esta calificación (en principio puramente descriptiva) era acertada en el marco de la TC, lo que ha permitido diseñar modelos matemáticos del ritmo cardiaco cuyas predicciones se ajustan razonablemente bien a las observaciones experimentales. Por contra, en la actividad cerebral el caos es sinónimo de salud, y la periodicidad de patología. Algunos investigadores han sugerido que la dinámica caótica del cerebro es una vía que éste tiene para procesar globalmente la información recogida del entorno, y sería la extrema sensibilidad de esta dinámica la que le conferiría la capacidad de discriminación de la información sensorial.

Más información:

[Imagen cortesía de Wikimedia Commons]