¿El cerebro humano es analógico o digital?

El cerebro no es analógico ni digital, pero funciona usando un paradigma de procesamiento de señal que tiene algunas propiedades en común con ambos.

A diferencia de una computadora digital, el cerebro no usa lógica binaria o memoria direccionable binaria, y no realiza aritmética binaria. La información en el cerebro se representa en términos de aproximaciones y estimaciones estadísticas en lugar de valores exactos. El cerebro tampoco es determinista y no puede reproducir secuencias de instrucciones con precisión libre de errores. Entonces, de todas estas maneras, el cerebro definitivamente no es “digital”.

Al mismo tiempo, las señales enviadas por el cerebro son estados “o bien o” que son similares a los binarios. Una neurona dispara o no. Estos pulsos de todo o nada son el lenguaje básico del cerebro. Entonces, en este sentido, el cerebro está computando utilizando algo así como señales binarias. En lugar de 1s y 0s, o “on” y “off”, el cerebro usa “spike” o “no spike” (refiriéndose al disparo de una neurona).

Interna a la neurona, todo funciona a través de vías bioquímicas, que son algo similares a las analógicas. Las neuronas también realizan integración de señal eléctrica interna de forma analógica. Análogamente, las compuertas lógicas digitales utilizadas por las computadoras se implementan internamente utilizando transistores y resistencias, que también son analógicas.

Esta grabación de picos neurales a lo largo del tiempo muestra que los pulsos espaciotemporales del código neural se parecen mucho a la señalización digital:

La conclusión es que el cerebro procesa la información utilizando una estrategia de representación que no es ni analógica ni digital. Es un tipo diferente de computación, que involucra circuitos y redes compuestas de neuronas adicionadas. Una de las tareas centrales de la neurociencia es descubrir cómo funciona este paradigma de procesamiento de la información.

Relacionado:
¿Los cerebros humanos almacenan información en binario?
¿El cerebro humano es solo otro dispositivo de procesamiento de información?
¿Es posible que el cerebro sea completamente determinista?
¿Hay algo requerido para definir una mente que no se pueda modelar como un cálculo?
¿Cuál es la velocidad de reloj equivalente al cerebro humano?
¿Cómo aprende una neurona individual?
¿Cómo es el cerebro humano tan eficiente en energía?
¿Cuáles son algunos buenos materiales de introducción a la neurociencia computacional?
¿Por qué las neuronas evolucionaron para enviar potenciales de acción de todo o nada sobre la comunicación con respuestas graduales?

Hay muchos puntos interesantes en las respuestas. Sin embargo, la mayoría de ellos responde la pregunta a nivel mecanicista. Es decir a nivel de neuronas individuales. Pero las representaciones y los cálculos en el cerebro y generalmente no los realizan las neuronas individuales, sino más bien las redes de neuronas, y recién estamos empezando a comprender cómo las redes almacenan y procesan la información y el cálculo.

Así que voy a agregar otra respuesta que aborde la pregunta desde un nivel cognitivo. Hay (al menos) dos tipos de representaciones que se pueden almacenar en el cerebro. Por conveniencia, los llamamos analógicos y simbólicos (en lugar de digitales ) . Presentaré un experimento de ejemplo que explica la diferencia.

Imagine una tarea experimental en la que le muestre un número breve de puntos (200 ms) en una pantalla y luego, después de un retraso, presente otro conjunto de puntos (también para 200 ms). Su trabajo es decir si es el mismo número de puntos en la segunda pantalla que el primero.

Si el número de puntos en la primera pantalla es bajo (digamos <10), puede hacerlo perfectamente durante CUALQUIER retraso. 1 minuto o 1 hora o incluso 1 día. ¿Por qué? Porque contó exactamente cuántos puntos había y almacenó eso como una representación simbólica (o podría decirse digital).

Pero si el número de puntos en la pantalla del puño en alto (por ejemplo, 42) no tiene tiempo para contarlos. En su lugar, almacena una “impresión” de los puntos que es un análogo del número de puntos en la pantalla. A medida que aumente la demora entre la primera y la segunda pantalla, su rendimiento se degrada.

Hay algunas cosas en las que su sistema de procesamiento simbólico es bastante bueno: el lenguaje, el ajedrez, la lógica y la memoria vienen a la mente. Pero su procesamiento simbólico es terrible en cosas que involucran incertidumbre, como el razonamiento sobre probabilidades.

Aparte de su sistema de lenguaje, todo lo demás en el cerebro es bastante análogo. Es genial para hacer cosas como caminar, tocar el piano, golpear una pelota de béisbol, levantar un huevo, distinguir una cara en la multitud, y casi todas las cosas que hacemos que damos por sentado.

Uno podría escribir fácilmente un capítulo de un libro (o un libro completo) sobre este tema, así que simplemente me detendré aquí.

Pero mira también:
1. Acercamientos bayesianos a la función cerebral
2. El concepto de histéresis es un mecanismo para crear un sistema digital a partir de partes analógicas.
3. Sistema de número aproximado