La entropía y la irreversibilidad temporal multiescala en el análisis de sistemas complejos en fisiología humana

Resumen

 

Los organismos biológicos operan lejos del equilibrio y se comportan como sistemas complejos regidos por dinámicas no lineales. La teoría del caos determinista dio lugar al desarrollo de métodos matemáticos que se han mostrado útiles en el estudio de la complejidad de las señales biológicas; los más recientes son la entropía y la irreversibilidad temporal multiescala. La entropía cuantifica la regularidad de un sistema, de forma que cuanto más regular es una serie, más predecible y menos compleja será por lo que su entropía será menor. Un valor bajo de entropía se corresponde con un sistema menos adaptativo. Esto puede observarse con el envejecimiento y la enfermedad. La capacidad de auto-organizarse de un organismo vivo está relacionada con la unidireccionalidad del flujo energético a través de sus sistemas y con la irreversibilidad de los procesos que en ellos se desarrollan. La irreversibilidad temporal consiste en la pérdida de consistencia de las propiedades estadísticas de una señal cuando se invierte en el tiempo su lectura, de forma que se crean dos trayectorias asimétricas con un índice de asimetría que es mayor en los sistemas fisiológicos sanos (que exhiben las dinámicas más complejas) que en la patología o el envejecimiento. El propósito de este manuscrito es revisar las aplicaciones de estos conceptos a la fisiología humana.