Archivo de julio, 2011

La Estructura de las Redes Sociales

En la actualidad, y sobre todo gracias a internet, todos somos conscientes de la importancia de las redes sociales, no solo en la influencia que tienen sobre los individuos particulares, sino también como herramienta catalizadora de comportamientos sociales emergentes (como por ejemplo, el movimiento 15-M). Sin embargo, ¿somos conscientes de cual es la estructura de dichas redes?

Las redes sociales van mucho más allá de Facebook o Twitter, sin bien, estas dos redes on-line son un ejemplo paradigmático de red social. Como cualquier otro tipo de red, las redes sociales están formadas por dos elementos fundamentales: nodos y conexiones. En este caso, los nodos de la red son personas y las conexiones surgen de algún tipo de interacción entre dichas personas. Son ejemplos de red social la red de Facebook, cualquier red de e-mails, redes de llamadas telefónicas, la red de artista similares, redes de colaboración científica o las redes de contactos sexuales…

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Video: Red Social del Movimiento 15-M (Más información: http://15m.bifi.es ).

Siempre resulta peligroso generalizar, pero es cierto que la mayoría de las redes sociales comparten características estructurales, sin importar cual sea el origen de la interacción entre las personas que forman la red. Dicho en otras palabras, resulta inquietante observar como la estructura de la red de Facebook es muy predecible y que además, es muy parecida, por ejemplo, a la estructura de la red de contactos sexuales entre personas. Pero concretemos un poco más, ¿cuales son las características estructurales que se observan en las redes sociales?

A) Son redes libres de escala. Este concepto se refiere al número de conexiones que tiene cada persona de la red. Resulta que no tiene sentido definir un valor promedio, ya que el numero posible de “vecinos” de un nodo difiere en varios ordenes de magnitud. Es decir, hay personas son muy pocas conexiones pero también personas con muchísimas más conexiones de los esperado. Como consecuencia, es posible identificar en la red lo que se conoce como “hubs”, nodos muy conectados de especial relevancia en los procesos que puedan ocurrir en la red, como por ejemplo, cualquier proceso de transmisión de información.

B) Son redes con alto clustering. Contrariamente a las redes aleatorias, la probabilidad de que dos vecinos de un nodo estén conectados entre ellos es muy alta, lo que hace que sean redes muy densamente conectadas a nivel local (lo cual puede influir también en procesos de transmisión de información).

C) Son redes de “pequeño mundo” (small-world). ¿Cómo de alejados estamos unos de otros? Pues en realidad estamos más cerca de lo que creemos! Se estima que el número de pasos promedio entre cualquier persona del planeta está alrededor de 22 pasos. Hagan la prueba: ¿a cuantos pasos están de Obama? Yo conozco al Rector de mi universidad (1), el Rector conoce a Zapatero (2) y Zapatero conoce a Obama (3). Estoy a tres pasos del tipo más influyente del planeta! (por favor, tómenselo como un juego!)

D) Son redes con estructura de comunidad. Es decir, los nodos (personas, no lo olvidemos) tienden a agruparse en grupos fuertemente unidos. Pertenecer al grupo adecuado puede ser determinante en los procesos sociales que ocurren a nuestro alrededor. También es crucial poder tener acceso a varios grupos sociales.

E) Son redes asortativas. De acuerdo, está muy bien! Pero, ¿qué significa ser “asortativo”? Este término, acuñado hace tiempo por los sociólogos, hace referencia a la capacidad de los nodos de una red para agruparse con nodos parecidos a ellos. La consecuencia es que en las redes asortativas, como las redes sociales, los nodos muy conectados tienden a estar conectados entre ellos. ¿El peligro? Pues que desgraciadamente se crean lo que se conoce como “rich clubs”, es decir, grupos de nodos muy influyentes que interaccionan entre ellos, ¿pertenecen ustedes a un “rich club”? Enhorabuena, desgaciadamanete no es mi caso!

Todas estas propiedades, junto con otras, afectan de manera determinante a todos los procesos dinámicos que ocurren en una red social, como por ejemplo la difusión de opiniones o la transmisión de enfermedades. De todo ello hablaremos en una próxima entrada, pero mientras, para que se vayan entreteniendo, les dejo con la entrevista que nos realizaron recientemente en el programa de divulgación científica Universo Paralelo.

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El Deterioro Cognitivo Leve bajo una nueva perspectiva

Un equipo de once investigadores del Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid  formado por médicos, neuropsicólogos, ingenieros, físicos y matemáticos, ha dedicado parte del último año a intentar comprender, desde un nuevo punto de vista, cómo el deterioro cognitivo leve (DCL) influye en la compleja red de interacciones entre diferentes zonas cerebrales.

Esta enfermedad se manifiesta mediante pérdidas severas de memoria, tales como no recordar el camino de vuelta a casa o la pérdida repentina del hilo de una conversación. Aunque los individuos que sufren DCL pueden realizar la mayoría de las tareas cotidianas, un porcentaje muy elevado (entre el 10 y el 15% cada año) acaba desarrollando Alzheimer. Es por ello, que la comprensión de esta enfermedad, y sobre todo su evolución, preocupa significativamente.

El trabajo parte inicialmente de medidas de la actividad cerebral de un grupo de pacientes con DCL mediante magnetoencefalografía. Esta técnica permite medir con una alta resolución temporal el campo magnético generado por millones de neuronas situadas en la zona cortical (la más externa) del cerebro. Concretamente, se estudió dicha actividad durante una tarea de memoria, en la que los pacientes debían recordar una serie de letras que se les habían presentado con anterioridad. Seguidamente, se realizó el mismo tipo de experimento en un grupo de sujetos sanos, con el objetivo de comparar los resultados con un grupo de control.

La principal novedad de este trabajo radica en el método de análisis de las mediciones experimentales. Se obtuvieron las redes funcionales cerebrales de todos los sujetos mediante el cálculo de la sincronización entre las distintas zonas cerebrales. Los nodos de la red se correspondían con las diferentes zonas de la corteza cerebral, y las conexiones entre ellas dependían de la forma e intensidad en que estaba sincronizada la actividad electromagnética entre dichas zonas.

 


Fig.1.- Red Funcional de un paciente con Deterioro Cognitivo Leve.

Una vez obtenida la red compleja, su análisis topológico reveló resultados muy interesantes. En primer lugar, se observó que diferentes parámetros de red (camino medio, clustering, alcance, etc…) permitían diferenciar entre los sujetos de ambos grupos (pacientes y controles). Es decir, mediante el análisis topológico de la red funcional se podía detectar qué individuos habían desarrollado la enfermedad y cuáles no, con la suficiente bondad estadística.

Sin embargo, ¿qué nueva información se podía obtener sobre el Deterioro Cognitivo Leve? Es aquí donde el estudio realizó mayores avances. Por un lado, se observó que la red funcional de los sujetos que habían desarrollado la enfermedad se volvía mucho más activa, pero curiosamente lo hacía de manera aleatoria. Una de las sorpresas más significativas fue observar cómo las conexiones a larga distancia se incrementaban más de lo esperado, lo cual reducía el carácter modular de la red funcional.

El cerebro basa su funcionamiento en la combinación de un proceso de segregación de la información (determinadas zonas realizan determinadas tareas) más un proceso de integración (la información se comparte entre varias zonas). Los resultados del estudio mostraron cómo se rompía el sutil balance entre integración y segregación, aumentando en exceso las conexiones funcionales entre lóbulos y diluyendo, de esta manera, el carácter modular de la red.

Este tipo de técnicas de análisis, que se han empezado a utilizar en los últimos años, prometen aportar nuevos puntos de vista sobre distintas enfermedades cerebrales. En el Centro de Tecnología Biomédica de la UPM ya se está trabajando en cómo ligar los resultados obtenidos con la aparición de la enfermedad de Alzheimer en pacientes con DCL.

 

Artículo completo en www.plosone.org:

“Reorganization of Functional Networks in Mild Cognitive Impairment”, J.M. Buldú, R. Bajo, F. Maestú, N. Castellanos, I. Leyva, P. Gil, I. Sendiña-Nadal, J. A. Almendral, A. Nevado, F. del Pozo and S. Boccaletti, PLoS ONE 6(5): e19584. doi:10.1371/journal.pone.0019584.

 

 

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Curso sobre Dinámica y Sincronización en Redes Biológicas

El tema no puede ser de más actualidad. Para poder comprender la dinámica de la mayoría de sistemas biológicos debemos tratarlos como una red de elementos en continua interacción. El objetivo de este curso es comprender como la estructura de dicha red de conexiones puede condicionar los procesos dinámicos que ocurren en ella.

 

El curso se llevará a cabo en las instalaciones provisionales del Centro de Tecnología Biomédica y contará con profesores de varios grupos de investigación de toda España. Aunque el nivel es post-doctoral, el curso se ha diseñado para poder ser seguido por alumnos sin conocimientos previos en este campo.

Aunque la inscripción ya se ha cerrado, es posible asistir como oyente enviando un correo a javier.buldu@ctb.upm.es

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