Encontrar orden en el desorden es un sello distintivo de la ciencia y el arte. En la época de Leonardo da Vinci (1452-1519), el cisma entre ciencia y arte aún no se había establecido. De hecho, Leonardo utilizó libremente métodos científicos en su arte y viceversa; por ejemplo, cuando utilizó sus observaciones de agua turbulenta y arremolinada para guiar su imaginación artística. 

Medio milenio después de Leonardo, una piedra angular de la biología moderna es la búsqueda continua de orden en los procesos dinámicos, indican los autores de un reciente ensayo publicado en Current Biology. Un trabajo de Gustavo Deco, director del Centro Cerebro y Cognición (CBC) y profesor de investigación ICREA del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF, junto con Martin Kemp (Universidad de Oxford, Reino Unido) y Morten L. Kringelbach (Universidad de Oxford y Universidad de Aarhus, Dinamarca).

“La turbulencia es un principio rector que subyace al procesamiento necesario de la información, lo que respalda la búsqueda del orden de Leonardo en el desorden”

El estudio científico de la turbulencia es uno de los grandes triunfos (y problemas) de la física moderna. Werner Heisenberg (1901-1976) descubrió las reglas estadísticas fundamentales de la turbulencia en 1946 y el matemático ruso Andrey Kolmogorov (1903-1987) se le anticipó con su revolucionaria teoría fenomenológica de la turbulencia.

“En neurociencia, la investigación se ha centrado en comprender la compleja dinámica del cerebro del espacio-tiempo”, indica Deco. “Recientemente, se ha demostrado que la turbulencia es un principio rector que subyace al procesamiento necesario de la información, lo que respalda la búsqueda del orden de Leonardo en el desorden. Aquí, argumentamos que las ideas fundamentales de Leonardo tienen una relevancia constante para la neurociencia moderna”, añade.

Un modo de operación turbulento es una de las características generales del pensamiento creativo

El compromiso de Leonardo con el estudio de las turbulencias del agua fue más allá de los fenómenos físicos observables. Se extendió a sus procesos de pensamiento. Los modos de pensamiento y representación no lineales y entrelazados de Leonardo asumieron “lo que podemos describir como un modo de operación turbulento. Este modo es una de las características generales del pensamiento creativo”, indican los autores.

La actividad cerebral exhibe turbulencia

“Recientemente, pudimos usar las herramientas desarrolladas en la física de las turbulencias para describir cómo la actividad de todo el cerebro exhibe turbulencia”, señala Deco. Y añade que esto no es sorprendente dado que, para sobrevivir en un mundo complejo, el cerebro tiene que mezclar una gran cantidad de información en el espacio y el tiempo. “Esto es exactamente para lo que sirven las turbulencias. También proporciona un principio general de orden en las dinámicas cerebrales complejas y aparentemente desordenadas”.

Como intuyó Leonardo, la turbulencia se caracteriza por la rica variabilidad de vórtices de diferentes tamaños, que ahora se pueden caracterizar como cúmulos locales sincronizados. Siguiendo a Leonardo, el marco de turbulencias en la ciencia moderna no solo es un generador fértil para mezclar cosas y descubrir el orden en el desorden, sino que también podría ser clave para comprender los principios generales del procesamiento y la transferencia de información en el cerebro. 

“La turbulencia en el cerebro se encuentra en las fluctuaciones de la sincronización local de la actividad neuronal más que en las fluctuaciones cinéticas de las moléculas en los fluidos. Los sistemas físicos son diferentes, pero el orden subyacente obedece a principios similares, a saber, que sus fluctuaciones aparentemente caóticas están ordenadas jerárquicamente, dando lugar a turbulencias”, explican los autores.

Trabajo de referencia:

Gustavo Deco, Martin Kemp, Morten L. Kringelbach (2021), “Leonardo da Vinci and the search for order in neuroscience”, Current Biology, 7 de junio, vol. 31, nº 11, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.03.098