Imagina una gran orquesta sin director. Cada músico escucha a todos los demás y se ajusta al murmullo general. Si cada instrumento amplifica a sus vecinos, el sonido crece hasta el chirrido; si a veces lo atenúa, la orquesta puede quedarse en silencio o desembocar en cacofonía. Más o menos así se comportan las redes de neuronas, donde las conexiones entre células funcionan como perillas de volumen: unas amplifican la señal, otras la debilitan.
Durante mucho tiempo se pensó que ese balance servía solo para que la red no «explotara» por valores atípicos aleatorios. Pero resultó que cambia la propia música. Si las neuronas funcionan como amplificadores simples, el balance actúa como un silenciador: la red permanece tranquila incluso con conexiones fuertes. Si las neuronas se saturan, como un micrófono sobrecargado, el balance, por el contrario, sube el volumen hasta el caos.
Experimentos en redes virtuales de mil neuronas mostraron: para amplificadores lineales, la fuerza crítica de conexión, después de la cual la actividad explota, aumentó de 1.4 a 1.8 con balance completo. Y para neuronas saturadas, el balance convirtió una red silenciosa en caótica, y la dimensión del caos (el número de «voces» independientes en la orquesta) primero creció y luego cayó. Esa respuesta no monótona significa que el balance no es solo un interruptor, sino una perilla de ajuste fino.
Antes, los investigadores a menudo suponían que las neuronas tienen una función de activación impar, es decir, reaccionan simétricamente al más y al menos. Esa simplificación enmascaraba el efecto del balance. Ahora está claro que en el cerebro real, donde las neuronas se saturan, el balance de excitación e inhibición puede decidir directamente si la red permanece en silencio o genera actividad compleja. La orquesta sin director resultó sensible a cómo exactamente los músicos giran sus perillas de volumen.
Con equilibrio completo (cuando la suma de los pesos entrantes es cero), la actividad media temporal de cada neurona en la red resulta estrictamente cero, incluso si la red está en modo caótico. Esto se demuestra analíticamente en el apéndice del artículo.