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Ciencia

La melodía de la física

27/07/2015
Por: Lina M Aguirre - Vicerrectoría Investigación

Un físico egresado de la Universidad de Antioquia regresa después de estudiar en Francia y Holanda. Vuelve convencido de la importancia de trabajar en Colombia en investigación entre las fronteras de la física, la biología, la neurología y algo de música. 

"La música me llevó a Francia", y ese se convirtió en el viaje determinante para los estudios de Juan Carlos Vásquez, antioqueño, que llegó apasionado a la física en la Universidad de Antioquia, aunque primero había hecho cuatro semestres de Ingeniería Mecánica.

Desde muy joven empezó a estudiar guitarra clásica y era miembro del Ensamble de Cuerdas Jaibaná, dedicado a la música andina. Tras ser conocida por el músico francés Miqueu Montanaro, la agrupación fue invitada a participar en un festival de músicas del mundo en Correns, en 2006. 

Además de combinar estudios y ensayos, Vásquez se matriculó en un curso intensivo de francés que le permitió adquirir un nivel de conversación que no solo lo salvó a él y a sus compañeros en restaurantes y presentaciones, sino que le permitió hacer algunos contactos que retomó poco tiempo después, cuando fue aceptado para hacer una maestría en la Université De la Méditerranée.

Hasta ese momento, su trabajo se había centrado en física fundamental, de partículas, en la línea del profesor William Ponce. Pero en su posgrado, se orientó hacia la física aplicada. De Marsella pasó a hacer su doctorado en la Université de Nice-Sophia Antipolis y allí comenzó a trabajar en ciencias computacionales, aplicando la teoría de sistemas dinámicos y de física estadística en el análisis y comprensión de las redes neuronales.

La estadía en Niza le dio la oportunidad de trabajar en grupos interdisciplinarios con investigadores en biología, neurociencias, robótica y modelación. Fue una preparación importante para su primer postdoctorado. Tenía opciones en París, Nueva York, Chile y Holanda, y se decidió por esta última, en un proyecto con el grupo de Neuroinformática adscrito a la Radboud University y el Donders Institute for Brain Research en Nijmegen. 

Allí, explica el investigador, estuvo desarrollando hipótesis en relación con las propiedades extraordinarias tras procesos de aprendizaje y entrenamiento que pueden alcanzar las redes neuronales de mamíferos, a partir de ciertos experimentos conocidos, en particular los de Arthur R. Houweling y Michael Brecht.

Dichas propiedades se muestran, por ejemplo, en que las redes pueden ser "altamente sensibles y detectar pequeños estímulos (nano-corrientes inducidas) cuando a la vez presentan una gran estabilidad y aparente aletoriedad en la actividad neuronal general". El trabajo de Vásquez fue publicado en Frontiers of Computational Neuroscience, en 2013. 

Fue en ese mismo año cuando decidió regresar a Colombia. La primera motivación del regreso fue su familia: él y esposa colombiana ya tenían una hija nacida en Holanda y esperaban otra hija: "No quería privarles de crecer cerca a sus abuelas y tías, primos, y a su vez de privar a las abuelas de verlas crecer. El tiempo es algo que no se recupera y que todos tenemos en cantidad finita, y ciertos vínculos difícilmente se crean en la distancia". 

La segunda fue buscar posibilidades de trabajar en Colombia en nuevas áreas de la ciencia que llevan poco recorrido en el país. Apoyar la misma búsqueda que le había llevado a él fuera: "cosas por hacer diferentes a lo que ya tenemos o en las cuales somos fuertes aquí". 

Entender el comportamiento de sistemas biofísicos complejos, en particular de las redes neuronales, es uno de los grandes retos de la ciencia moderna, como explica el investigador: "si bien la dinámica celular individual es relativamente bien entendida, gran parte de las propiedades dinámicas de red son producto emergente de la interacción colectiva, pero que miembro a miembro aparece comúnmente débil".

Al estar ya de regreso decidió postularse a la convocatoria de Colciencias de Es tiempo de volver y se ha integrado al grupo de Biofísica que dirige el profesor Marco Antonio Giraldo. Para comprender el funcionamiento y procesamiento de información que hace el cerebro es esencial descubrir el rol de los mecanismos de adaptación en la dinámica colectiva, explica Vásquez, así que el enfoque del trabajo que ellos desarrollan es doble.

Por un lado, desarrollar y aplicar métodos de descripción estadística bajo restricciones y técnicas de teoría de la información (para inferir conectividades efectivas en redes neuronales durante el procesamiento de estímulos). Por otro, plantear modelos plausibles de conectividad investigando numéricamente los efectos dinámicos del sistema en función de modificaciones de la topología y conectividad de la red.

Juan Carlos Vásquez explicó: "este proyecto busca amalgamar dos estrategias complementarias y mediante el uso de técnicas matemáticas recientes dan un potencial renovado para descubrir el 'código neuronal' y generar base para las aplicaciones y tecnología bio-inspiradas"

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