Examinan el principio fundamental de la coherencia cerebral

Los investigadores han tenido en cuenta los vínculos existentes entre la metaestabilidad y la coherencia, tanto en el cerebro sano como en el enfermo

El cerebro se debate entre la coherencia dinámica y la metaestabilidad estructural

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Un rasgo característico del cerebro son las oscilaciones rítmicas de la actividad neuronal en un abanico de frecuencias que van desde las ultra rápidas (0.05 Hz) y ultra ralentizadas (500 Hz) a frecuencias bajas. La comunicación y el procesamiento de la información entre diferentes grupos de neuronas depende de si éstas se sincronizan o no. Entender por qué mecanismos se establece la comunicación entre las diferentes áreas cerebrales sigue siendo uno de los mayores retos de la neurociencia.

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UPF / Si el cerebro está organizado de manera jerárquica, ¿cuál es el centro que determina su sincronización? En un momento temporal dado, el intercambio de información y la comunicación entre dos grupos de neuronas es más eficaz si el estado de excitabilidad fluctuante está coordinado, entonces se habla de coherencia. Es lo que se conoce como principio fundamental de la coherencia (CTC) y es un mecanismo primordial en el cerebro. El control de esta coherencia por parte de la corteza cerebral se lleva a cabo a gran escala y abarca largas distancias.

El control de esta coherencia por parte de la corteza cerebral se lleva a cabo a gran escala y abarca largas distancias

Un trabajo de Gustavo Deco y Morten L. Kringelbach, publicado en Trends in Neurosciences, enlaza el concepto dinámico de coherencia con el de metaestabilidad, con lo que examinan el amplio repertorio de funciones cerebrales a través de la estructura anatómica subyacente a su conectividad. Para ello se han servido de la evidencia del modelado computacional del cerebro entero elaborado a partir de datos multimodales obtenidos por técnicas de neuroimagen.

Como ha comentado Gustavo Deco, coautor del trabajo e investigador ICREA del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) y jefe del Grupo de Investigación en Neurociencia Computacional de la UPF, “con la ayuda de los datos que disponemos, tanto a nivel celular como a nivel funcional, hemos explorado el potencial del principio fundamental de la coherencia cerebral para averiguar los mecanismos de comunicación del cerebro en su totalidad”.

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Daños en la conectividad cerebral limitan el principio de la coherencia

En este artículo, Deco y Kringelbach han tenido en cuenta los vínculos existentes entre la metaestabilidad y la coherencia, tanto en el cerebro sano como en el enfermo. “Con esto hemos conseguido demostrar que la coherencia es un mecanismo importante en el cerebro, de modo que cuando la conectividad está dañada debido a trastorno o enfermedad mental, el repertorio de rutas disponibles de CTC es mucho más limitado con consecuencias potencialmente graves”, ha explicado Deco.

Y ha continuado afirmando, “La evidencia que se desprende de nuestro estudio acerca del vínculo entre metaestabilidad y coherencia en el cerebro normal y sano, nos sugiere que el cerebro sano se caracteriza por ser máximamente metaestable, y que esto es indispensable para desplegar el rico repertorio funcional estructural normal del cerebro gracias a la modulación flexible en la conectividad de las redes neuronales”.

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Trabajo de referencia:

Gustavo Deco, Morten L. Kringelbach (2016) “Metastability and Coherence: Extending the Communication through Coherence Hypothesis Using A Whole-Brain Computational Perspective”, Trends in Neuroscience, http://dx.doi.org/10.1016/j. tins.2016.01.001.

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