El cerebro nunca duerme

En estado de reposo, el cerebro está constantemente explorando sus funciones

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Los patrones espaciales de las fluctuaciones que muestran las diferentes áreas del cerebro en estado de reposo son bien conocidos. Sin embargo, estudios recientes indican que esta actividad no es estacionaria, sino que muestra una compleja dinámica a lo largo del tiempo. El estudio de la actividad cerebral espontánea se ha centrado en la caracterización de estas interacciones funcionales variables en el tiempo.

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UPF / Mediante técnicas que miden la actividad cerebral según sea el consumo de oxígeno (fMRI BOLD),  Adrián Ponce ÁlvarezGustavo Deco (ICREA), investigador y director del Centro de Cognición y Cerebro (CBC) del Departamento de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF, respectivamente, conjuntamente con un equipo de investigadores de EEUU, Italia, Reino Unido y Suiza, han comprobado que la sincronía de la fase global evoluciona en una ultra lenta escala de tiempo característica (<0,01 Hz), y que las variaciones temporales que se observan reflejan la formación-disolución transitoria de múltiples comunidades de regiones cerebrales sincronizadas. El trabajo se ha publicado en la revista PLOS Computational Biology.

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En la observación se ha visto que comunidades de regiones cerebrales sincronizadas resurgen de manera intermitente en el tiempo. Los autores han puesto de manifiesto que las comunidades que se sincronizan son aquellas que están relacionadas con redes cuya  función se corresponde al estado de reposo (RSN, resting-state networks) de las que se sabe que participan en funciones sensoriomotoras y cognitivas y que incluyen redes motoras, visuales, auditivas, cognitivas de control, auto-referenciales, y combinaciones de estas y otras RSN.

Como comentan Ponce y Deco “en este trabajo se muestra como la sincronía de diferentes regiones cerebrales pasa por lentas fluctuaciones de carácter global que reflejan la dinámica asociación-disociación de los grupos funcionales de redes neuronales sincronizadas”.

La modelación de los osciladores de fase en la conectividad anatómica del cerebro, estimado a partir de los datos de resonancia magnética en humanos, se aproxima a los patrones espacio-temporales de los datos empíricos y revela que varios clusters que se sincronizan transitoriamente surgen de la compleja topología de las conexiones anatómicas del cerebro, a condición de que los osciladores sean heterogéneos.

“Nuestros resultados sugieren que el cerebro, durante el estado de reposo, está constantemente explorando sus dinamismos para tener información sobre su estado funcional “, añaden los autores.

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Trabajo de referencia:

Adrián Ponce-Álvarez, Gustavo Deco, Patric Hagmann, Gian Luca Romani, Dante Mantini i Maurizio Corbetta (2015), ” Resting-State Temporal Synchronization Networks Emerge From Connectivity Topology and Heterogeneity“, PLOS Computational Biology, doi: 10.1371/journal.pcbi.1004100.

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