Un estudio ilumina el funcionamiento interno del cerebro

Como los instrumentos de una orquesta, diferentes partes del cerebro humano trabajan juntas para ayudarnos a realizar las funciones de la vida diaria, desde respirar y dormir hasta leer, caminar y aprender; pero, ¿qué áreas del cerebro trabajan en armonía para realizar ciertos tipos de tareas? ¿Y cómo varía esta coordinación de persona a persona? Un nuevo estudio que se publica en ‘Science Advances’ explora estas preguntas.

La investigación se centra en la actividad cerebral asociada con nueve sistemas cognitivos dentro del cerebro, cada uno de los cuales consiste en una red de regiones cerebrales vinculadas a ciertas funciones. El sistema auditivo, por ejemplo, nos ayuda a procesar el sonido, mientras que el sistema de asociación temporal ventral está pensado para ayudarnos a reconocer objetos, caras, colores y más.

“Estamos utilizando modelos computacionales para investigar el funcionamiento interno del cerebro”, dice la investigadora Sarah Muldoon, profesora asistente de Matemáticas de la Universidad de Búfalo (UB), en Estados Unidos. “Cuando se estimula una región del cerebro, ¿qué otras regiones se activan y cómo se distribuyen estos patrones de sincronización entre los sistemas cognitivos?”, plantea.

Muldoon dirigió el estudio de colaboración con Kanika Bansal, quien completó el trabajo como investigadora conjunta de matemáticas postdoctorales en la UB y en el Laboratorio de Investigación del Ejército de Estados Unidos (ARL, por sus siglas en inglés). Bansal es ahora investigadora postdoctoral en ARL y la Universidad de Columbia, Estados Unidos.

Para completar el estudio, los investigadores mapearon cómo las diferentes regiones del cerebro estaban conectadas entre sí en 30 personas diferentes a través de tractos de tejido llamado materia blanca. El patrón de conectividad específico que une las diferentes regiones del cerebro varía según los individuos.

Variación de los patrones de actividad cerebral entre personas

Luego, los científicos convirtieron estos mapas en modelos computacionales del cerebro de cada sujeto y usaron ordenadores para simular qué sucedería cuando se estimula una sola región del cerebro de una persona. Entonces, los investigadores utilizaron un marco matemático, que desarrollaron, para medir cómo la actividad cerebral se sincronizó a través de varios sistemas cognitivos en las simulaciones.

El estudio tuvo dos conclusiones generales. Una es que los patrones a gran escala en la actividad cerebral pueden variar ampliamente de una persona a otra cuando se activan ciertos sistemas cognitivos. En contraste, la activación de otros sistemas cognitivos puede dar lugar a patrones repetibles en los individuos.

En las simulaciones por ordenador, los patrones de actividad cerebral que surgieron cuando se estimularon algunos sistemas cognitivos fueron altamente estables en diferentes personas. Esto se mantuvo, por ejemplo, para los sistemas de modo auditivo y medial por defecto: la estimulación de una región del cerebro en estos sistemas generalmente daba como resultado patrones similares de actividad cerebral en diferentes personas en las simulaciones, con un conjunto similar de sistemas cognitivos que se activaban.

Para otros sistemas cognitivos, como la asociación temporal ventral y los sistemas frontoparietales, los patrones de actividad cerebral tras la estimulación variaron mucho entre las personas en las simulaciones por ordenador. La estimulación de dos regiones cerebrales diferentes en el mismo sistema cognitivo puede dar lugar a patrones distintos de actividad cerebral a gran escala en la misma persona, pero solo para algunos sistemas cognitivos (como el sistema auditivo).

Para otros sistemas cognitivos, pueden surgir patrones similares de actividad cerebral independientemente de la región del cerebro que se estimule en ese sistema. Esto se aplica a la atención y sistemas subcorticales, por ejemplo, tal y como explican los investigadores.

Sondear la arquitectura de la mente

Los hallazgos podrían ser útiles para los científicos cognitivos y los profesionales de la salud. El estudio demuestra, por ejemplo, por qué puede ser importante para la estimulación cerebral, una técnica de tratamiento de enfermedades, ser altamente precisa en términos de la ubicación de la estimulación y personalizada para diferentes personas.

“El cerebro es muy dinámico –dice Bansal–. Las conexiones entre las diferentes regiones del cerebro pueden cambiar con el aprendizaje o deteriorarse con la edad o la enfermedad neurológica. La conectividad también varía entre las personas. Nuestra investigación nos ayuda a comprender esta variabilidad y evaluar cómo los pequeños cambios en la organización del cerebro pueden afectar a los patrones a gran escala de la actividad cerebral relacionada con diversos sistemas cognitivos”.

El estudio apunta al modelado computacional como una herramienta poderosa en la ciencia cognitiva. “El modelado computacional nos permite hacer experimentos que de otra manera no sería posible”, subraya Muldoon, quien es miembro del cuerpo docente de los programas de Ciencias, Ingeniería e Informática y Neurociencia de UB, además de su puesto en el Departamento de Matemáticas de la UB.”Simplemente, no es posible hacer este tipo de pruebas en personas reales para que las simulaciones por ordenador nos permitan realizar experimentos virtuales”, concluye.

The post Un estudio ilumina el funcionamiento interno del cerebro appeared first on El médico interactivo.

from El médico interactivo http://bit.ly/2Kh8Ae5