Los patrones espacio-temporales son patrones que ocurren en una amplia gama de fenomas naturales y se caracterizan por un patrón espacial y temporal. Las reglas generales de formación de patrones se mantienen. A diferencia de los patrones espaciales puros y "estáticos", la complejidad total de los patrones espacio-temporales sólo puede reconocerse a lo largo del tiempo. Cualquier tipo de onda viajera es un buen ejemplo de patrón espacio-temporal. Además de la forma y amplitud de la onda (parte espacial), su posición variable en el tiempo (y posiblemente la forma) en el espacio es una parte esencial de todo el patrón.
La distinción entre patrones espaciales y espacio-temporales en la naturaleza no es clara porque un patrón estático e invariable nunca ocurrirá en sentido estricto. Incluso las formaciones rocosas cambiarán lentamente en una escala de tiempo de decenas de millones de años, por lo tanto, la distinción radica en la escala de tiempo del cambio en relación con la experiencia humana . El estado instantáneo de una duna se tomará normalmente como un ejemplo de un patrón puramente espacial, aunque claramente este no es el caso. Por tanto, es probable decir que los patrones espacio-temporales en la naturaleza son la regla más que la excepción.
Física
Muchos sistemas hidrodinámicos muestran formación de patrón st:
- Convección de Rayleigh-Bénard
- Flujo de Taylor-Couette
- Inestabilidades de cristal líquido
Química
Cualquier tipo de sistema de reacción-difusión que produzca patrones espaciales también, debido a la dependencia del tiempo tanto de las reacciones como de la difusión, producirá patrones espacio-temporales.
Biología
Neurobiología
Las redes neuronales, tanto artificiales como naturales , producen una variedad prácticamente ilimitada de patrones st, tanto en la percepción sensorial , el aprendizaje, el pensamiento y el razonamiento como en la actividad espontánea . Por ejemplo, se ha demostrado que las ondas espirales , firmas de muchos sistemas excitables, pueden ocurrir en preparaciones neocorticales . [1]
Comunicación
Toda la comunicación , el lenguaje , se basa en la codificación espacio-temporal de la información, produciendo y transmitiendo variaciones de sonido o cualquier tipo de señal, es decir, bloques de construcción únicos de información que varían a lo largo del tiempo. -Aunque el lenguaje escrito parece existir solo como una concatenación espacial (2D) de letras - cadenas , debe decodificarse secuencialmente a lo largo del tiempo. Cualquier tipo de lenguaje que entiendan los organismos es finalmente una transcodificación de señales neuronales y, en una comunicación exitosa, evocará patrones similares de actividad neuronal en el receptor como existían en el remitente. Por ejemplo, la llamada de advertencia de un ave cuando percibe a un depredador producirá un tipo y grado de alarma similares (eventualmente un cierto tipo de patrón de actividad neuronal) en otros individuos, aunque aún no hayan visto ni escuchado al atacante potencial.
Incluso los lenguajes artificiales , por ejemplo, los lenguajes de computadora , no se leen e interpretan en un solo paso, sino secuencialmente, por lo tanto, su vocabulario organizado de manera significativa (por ejemplo, " código de computadora ") puede verse como un patrón.
Genética
Como tipo particular de lenguaje, el ADN "estático" (sin tener en cuenta los errores de transcripción aleatorios , la recombinación y la mutación ) y su patrón de transcripción a lo largo del tiempo produce patrones de st biológicamente esenciales. Las redes reguladoras de genes son responsables de regular el curso temporal del nivel de expresión génica que se puede analizar utilizando perfiles de expresión .
Literatura
- Daniel Walgraef (2012). Formación de patrones espacio-temporales: con ejemplos de física, química y ciencia de los materiales . ISBN 9781461218500.
Referencias
- ^ Xiaoying Huang; William C. Troy; Qian Yang; Hongtao Ma; Carlo R. Laing; Steven J. Schiff y Jian-Young Wu (3 de noviembre de 2004). "Ondas espirales en el neocórtex de mamíferos desinhibidos" . J. Neurosci . 24 (44): 9897–9902. doi : 10.1523 / JNEUROSCI.2705-04.2004 . PMC 4413915 . PMID 15525774 .