Muchos de los sistemas naturales y artificiales a menudo están compuestos por elementos oscilatorios que, además de evolucionar según su propia dinámica interna, interactúan mutuamente. COSMOS (Complejo Oscillatory Systems: Modeling and Analysis) es un proyecto inscrito dentro de la Red Innovadora de Formación European Joint Doctorates (EJD), una de las acciones del programa Marie Curie de la Unión Europea, cuyo objetivo es promover la colaboración internacional, intersectorial y multidisciplinaria en la formación doctoral europea de 15 candidatos en 15 diferentes propuestas de investigación relacionadas con el estudio de sistemas oscilatorios.

Esta es la primera vez que participa la Universidad Pompeu Fabra en un proyecto de estas características, dentro del European Joint Doctorates. A través del consorcio del proyecto COSMOS, miembros del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) intervienen como investigadores principales: Ralph Gregor Andrzejak , miembro del Grupo de Investigación Nonlinear Signal Analysis , y Ernest Montbrió , miembro del Grupo de Investigación en Neurociencia Computacional en el Centro de Cognición y Cerebro. Dentro de la iniciativa COSMOS estos investigadores principales dirigirán tesis doctorales relacionadas con sus respectivos proyectos, un total de cuatro propuestas de investigación.

Dinámica de las oscilaciones en el potencial de membrana de las células

El potencial de membrana de las células vivas depende, principalmente, de las concentraciones internas de iones potasio, sodio y cloro, entre otros. Pero una célula viva está siempre en un estado de cambio continuo. El proyecto de Ernest Montbrió y Ralph G Andrzejak, que llevarán a cabo con Aneta Stefanovska, investigadora de la Universidad de Lancaster (Reino Unido), tiene como principal objetivo proponer una nueva física de la célula viva. El doctorando a cargo de esta investigación analizará la dinámica del potencial de membrana de las células con el fin de construir las leyes que gobiernan la función celular a través de las cuales poder inferir cuando éstas van mal, como por ejemplo en enfermedades como el cáncer.

Una contribución a la teoría macroscópica de las redes neuronales

Ernest Montbrió y Aneta Stefanovska, dentro del proyecto COSMOS intervienen en otra línea de investigación que se detendrá en el estudio el estudio de los la dinámica de grandes poblaciones de células nerviosas de la corteza cerebral.

Mediante técnicas matemáticas y de neurociencia computacional, el proyecto pretende establecer la relación existente entre la dinámica macroscópica de las redes neuronales y las propiedades microscópicas de las células nerviosas, las neuronas.

Desarrollo y aplicación de nuevas técnicas de análisis de señales fisiológicas

Ralph G. Andrzejak, conjuntamente con Maximilian Moser, investigador de la Universidad de Graz (Austria), serán los directores un proyecto que se sitúa en la interfaz entre la física, las matemáticas aplicadas, la fisiología y la medicina. Una investigación que se centra en el desarrollo y aplicación de nuevas técnicas de análisis de señales no lineales para estudiar interacciones redes dinámicas. Nuevas técnicas que tras ser evaluadas en modelos matemáticos se esperan aplicar a las grabaciones experimentales cardiorrespiratorias que se llevarán a cabo en Austria. El objetivo del proyecto es generar información sobre el estado vital del sujeto en observación. Este enfoque es innovador y relevante para la salud humana.

Nuevos métodos de detección de topología de redes complejas

Ralph G. Andrzejak, conjuntamente con Zoran Levnajic, de la Facultad de Estudios de la Información (Eslovenia), dirigirán un proyecto sobre oscilación de redes complejas. Los sistemas complejos, entre los que están los seres vivos y las redes sociales, entre otros, se caracterizan por tener muchos elementos en interacción. El objetivo de esta tesis doctoral desarrollará nuevos métodos de detección de la topología de las redes, hasta ahora desconocidas, a partir de los datos sintéticas o empíricos disponibles. Basándose en los resultados de investigaciones anteriores, el objetivo será construir un marco de metodologías aplicables a una variedad de escenarios realistas posibles.

PREDICTABLE: Understanding and predicting developmental language abilities and Disorder in multilingual Europe, es otra proyecto que se acaba de iniciar y que se llevará a cabo en la UPF dentro de los Initial Training Networks del programa Marie Curie de la Unión Europea.  Es un proyecto del Centro de Cognición y Cerebro del DTIC y son los investigadores principales y directores doctorales, Nuria Sebastián-Gallés y Luca Bonatti.

La Universidad Pompeu Fabra tiene abierta la solicitud de plazas de investigador doctoral para los proyectos mencionados. Los candidatos, del programa European Joint Doctorates al acabar su doctorado, serán doctores europeos por las universidades adscritas al proyecto que hayan desarrollado.