Quantificando a plasticidade: uma estrutura baseada em rede que liga a estrutura aos regimes dinâmicos

A plasticidade é uma propriedade fundamental de sistemas complexos, como o cérebro ou um organismo. No entanto, geralmente permanece um conceito descritivo inferido retrospectivamente a partir de resultados observados, como modificações na atividade ou morfologia. Aqui, a operacionalização da plasticidade baseada em rede é formalizada como a razão entre o tamanho do sistema e a força de conectividade entre os elementos do sistema. Dentro dessa estrutura, o tamanho do sistema determina a dimensionalidade do espaço de estados acessível, enquanto a força de conectividade ajusta o regime do sistema. Portanto, a plasticidade de um sistema é definida como a capacidade de mudança dentro das restrições impostas por sua estrutura atual, em vez de modificações estruturais que modulam o nível de plasticidade. Um intervalo ótimo de plasticidade -- equilibrando a capacidade de mudança e a capacidade de manter a coerência -- emerge em força de conectividade intermediária. Notavelmente, esse equilíbrio coincide com o regime crítico, que fornece uma referência teoricamente motivada que permite uma unidade de medida normalizada, chamada plasticidade efetiva, e comparações de eficácia adaptativa entre sistemas diversos. A plasticidade é, assim, transformada em uma ferramenta preditiva que quantifica a capacidade de mudança de um sistema antes que ocorra. Sua validade é apoiada por diversas disciplinas e, em particular, por evidências da psicopatologia, onde antecipa transições entre estados mentais. Em um nível mecanicista, a plasticidade atua como um parâmetro de ajuste estrutural para a criticidade, reformulando sua relação como causal, com a plasticidade impulsionando a criticidade em vez de apenas acompanhá-la. Além disso, essa operacionalização baseada em rede explica como sistemas maiores podem manter dinâmicas críticas de forma mais robusta. Crucialmente, a perspectiva proposta distingue mudanças de regime funcional de mudanças de fase termodinâmicas, identificando a plasticidade como a propriedade em nível de sistema que molda e restringe o repertório dinâmico. Esse framework é aplicável em diversas áreas, incluindo ecologia, economia e sistemas sociais, e pode promover a integração interdepartamental dentro da ciência da complexidade.