Desarrollo de nuevos algoritmos neurogliales que modelizan la interacción astrocito-neurona en sistemas de altas prestaciones

Resumen

Estamos viviendo una era de evolución constante debido a los avances tecnológicos. Muchos de ellos están siendo posibles gracias a la Inteligencia Artificial (IA) y a que se están almacenando grandes volúmenes de datos. Se pueden construir herramientas con componentes inteligentes que están revolucionando diversos campos gracias a la gran cantidad de datos que pueden ser analizados mediante dichos modelos inteligentes. Sin embargo, muchas investigaciones solo se centran en la cantidad y la calidad de los datos de los que se dispone, y apenas se realizan esfuerzos en mejorar las propias técnicas de IA. La propuesta de esta tesis es la mejora de sistemas inteligentes conexionistas que hasta hace poco estaban formados por Redes de Neuronas Artificiales (RNA). Para llevar a cabo tan ambiciosa labor, se ha considerado, al igual que ha ocurrido con investigación en otras áreas, tener en cuenta cómo resuelve el problema la naturaleza. Para ello, nos centraremos en la estructura más compleja y más eficiente conocida por el hombre, el cerebro humano. Con ese fin, es necesario apoyarse en el campo de la Neurociencia donde se puede tratar de llevar los avances que se descubren o las hipótesis que se generan al campo de IA. El núcleo de esta tesis gira entorno las investigaciones que evidencian que las neuronas no son los únicos elementos del cerebro humano que participan en el procesamiento de la información, si no que los astrocitos del sistema glial juegan un papel esencial. De hecho, la comunicación sináptica se sabe ya que se produce con participación de neuronas y astrocitos, lo cual se conoce como sinapsis tripartita. Esto llevó a la inclusión de nuevos elementos de procesado en las RNA que simulan el comportamiento de las células gliales creando las Redes NeuroGliales Artificiales (RNGA). Para demostrar la utilidad de los astrocitos artificiales y colaborar en demostrar la capacidad del Sistema Glial (SG), se han llevado a cabo nuevos algoritmos de modulación astrocítica que se han puesto a prueba en diferentes problemas de clasificación y regresión, obteniéndose resultados significativos con respecto a redes sin astrocitos. Además, se ha desarrollado gracias a esta tesis una aplicación web opensource para que la comunidad científica pueda usar estas redes libremente.