La experiencia humana consciente de las percepciones, recuerdos y emociones se basa en la integración flexible y la segregación de la información / Imagen: Human Brain Project

¿Cuáles son las áreas cerebrales más relevantes para la integración de la información y la conciencia?

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Un nuevo método basado en el modelado computacional identifica la dinámica de las áreas funcionales que intervienen en el procesamiento de la información en el tiempo. La investigación se ha publicado en la revista NeuroImage y ha sido liderada por Gustavo Deco, profesor de investigación ICREA y jefe del Centro de Cognición y Cerebro.

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Han empezado a elaborar un mapa estructural y funcional del cerebro humano

Han empezado a elaborar un mapa estructural y funcional del cerebro humano

UPF / La experiencia humana consciente de las percepciones, recuerdos y emociones se basa en la integración flexible y la segregación de la información. Esta integración de la información está por encima y más allá de la información disponible a partir de la suma de las partes, y como tal se la ha relacionado con la conciencia.

Los proyectos a gran escala, como el Human Connectome Project (Van Essen et al., 2012) y el Human Brain Project (Gerstner et al., 2012) han empezado a elaborar un mapa estructural y funcional del cerebro humano, proporcionando las herramientas experimentales para una comprensión más profunda de cómo el cerebro integra y segrega la información pertinente.

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Relevancia de la dinámica funcional de cada región del cerebro

En el cerebro, la integración de la información es probable que tenga lugar en una red funcionalmente coherente, pero distribuida en varias regiones, donde los cálculos son altamente segregados.

En el cerebro existen áreas de densa interconectividad que se han identificado como ejes estructurales esenciales para la integración y la segregación de la información que llega a través de los estímulos nerviosos y que el cerebro necesita optimizar para promover la cognición flexible y el comportamiento dirigido a un determinado objetivo.

El cerebro requiere organizar la información en estados dinámicos coherentes y distribuidos a través de sus redes neuronales interconectadas

El cerebro requiere organizar la información en estados dinámicos coherentes y distribuidos a través de sus redes neuronales interconectadas. La cuestión es si estas regiones son suficientes para mantener el flujo de información de manera óptima a lo largo del tiempo. Para la flexibilidad cognitiva se han propuesto varias características inherentes a la organización del cerebro, pero ninguna de éstas ha sido evaluada en el transcurso del tiempo.

Una investigación realizada por Gustavo Deco, profesor de investigación ICREA y director del Centro de Cognición y Cerebro (CBC) del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF, que se ha publicado en la revista NeuroImage, ha tenido como objetivo principal estudiar la relevancia de la dinámica funcional de cada región del cerebro en cuanto a la integración y la segregación de la información, en el transcurso del tiempo.

El estudio se ha realizado conjuntamente con investigadores del Departamento de Psiquiatría de la Universidad de Oxford (Reino Unido) e investigadores del Departamento de Medicina Clínica de la Universidad de Aarhus (Dinamarca).

Para llevar a cabo este trabajo los autores han combinado datos funcionales y estructurales provenientes de técnicas de neuroimagen con el modelado computacional del cerebro entero, con el objetivo de investigar el papel de cada una de las regiones cerebrales en la integración de la conectividad funcional.

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Determinación de las áreas más implicadas en la integración
Los investigadores han empleado el modelado computacional de la actividad neuronal del cerebro entero

Los investigadores han empleado el modelado computacional de la actividad neuronal del cerebro entero y han implementado una nueva manera de determinar la integración de la información del cerebro. En estudios anteriores, estos modelos han demostrado ser capaces de reflejar y reproducir gran parte de la dinámica y complejidad del cerebro real. De este modo, han identificado qué partes del cerebro están más implicadas en la integración y segregación de la información a través del tiempo (dinamical workspace of binding nodes).

Un aspecto importante de los resultados del estudio ha sido que: “hemos encontrado que, la eliminación de la iteración de los nodos interconectados del espacio de trabajo tiene un efecto en la integración y la codificación de la información más grande que si eliminamos los nodos altamente interconectados “, manifiestan los autores en su trabajo.

Esto se explica por el hecho de que, mientras que las áreas cerebrales de densa interconectividad generan casi la mitad de los nodos de unión, los nodos restantes aun teniendo un bajo grado de participación, juegan un papel significativo en el área de trabajo que es esencial para la integración de la información en el tiempo, lo cual “va más allá de la mera descripción de los ejes estructurales esenciales para la integración de la información”, ha manifestado Gustavo Deco, primer autor del estudio.

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Referencia bibliográfica:
Gustavo Deco, Tim J. Van Hartevelt, Henrique M. Fernandes, Angus Stevns, Morten L. Kringelbach (2017), “The most relevant human brain regiones for functional connectivity: Evidence for a Dynamical workspace of binding nodos from whole -brain computational modelling “, NeuroImage, 146, págs. 197-210.
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