El cerebro humano no viene con un manual de operaciones. Sin embargo, un grupo de científicos de la Universidad de California en Santa Bárbara y la Universidad de Pensilvania han desarrollado una forma de convertir las técnicas de imagen estructural del cerebro en "diagramas de conexiones" de las conexiones entre las regiones del cerebro.
Tres investigadores del Departamento de Psicología y Ciencias del Cerebro de la UCSB - Michael Miller, Scott Grafton y Matt Cieslak - utilizaron la estructura de las redes neuronales para revelar las reglas fundamentales que gobiernan qué partes del cerebro son más capaces de ejercer control cognitivo sobrepensamientos y acciones. Este estudio es el primero en proporcionar una explicación mecanicista de cómo la corteza frontal ejerce control sobre los billones de neuronas individuales que permiten a las personas concentrarse en una tarea o cambiar a una radicalmente diferente. Los hallazgos aparecen hoy en eldiario Comunicaciones de la naturaleza .
"Regiones particulares de su cerebro están predispuestas a controlar sus pensamientos en función de dónde se encuentran en relación con otras regiones", dijo Miller, profesor de psicología de UCSB y coautor del artículo. "Las regiones en las 'afueras' puedenrealizar un tipo de control muy específico. Pueden mover el sistema a estados distantes, como pasar de trabajar en su trabajo a jugar con sus hijos ".
Esta nueva investigación combina la neurociencia de vanguardia con el campo emergente de la ciencia de redes, que a menudo se usa para estudiar sistemas sociales. Al aplicar la teoría del control, un campo tradicionalmente usado para estudiar sistemas eléctricos y mecánicos, los investigadores demuestran queen las afueras del cerebro es necesario que la corteza frontal controle dinámicamente la dirección de los pensamientos y el comportamiento dirigido a objetivos.
"Necesitamos una teoría básica de cómo se controla el cerebro, y para llegar allí, sugerimos tratar el cerebro como un sistema de ingeniería", dijo la autora principal Danielle Bassett, profesora asistente de innovación de Skirkanich en la Escuela de Ingeniería y Aplicación de PennCiencia ". El control cognitivo se parece mucho al control de ingeniería: modela la dinámica del sistema identificando puntos clave; si presiono esa pieza o tiro esta palanca, puedo ofrecer una predicción de cómo va a afectar otras partes de la red"
Al aplicar las ecuaciones de la teoría de control a los diagramas de cableado generados a partir de los escáneres cerebrales, los investigadores mostraron que las diferencias geográficas y funcionales entre las regiones del cerebro están vinculadas. Si bien el análisis no puede decir si la ubicación de la corteza frontal o su papel evolucionaron primero,sugiere que parte de la capacidad de la corteza frontal para controlar la función ejecutiva depende de su distancia de otras partes de la red cerebral.
"Este estudio anuncia una nueva ola de ciencia de redes, basada en una rigurosa teoría de control", dijo el coautor Grafton, director del Centro de imágenes cerebrales de UCSB. "Cuando se aplica a los datos de imágenes cerebrales de última generación, comenzamos aver algunas de las compensaciones de diseño inherentes a la arquitectura de las conexiones cerebrales "
Las regiones que están más interconectadas, y por lo tanto son más internas a la red, son muy buenas para mover el cerebro a estados cercanos, por ejemplo, escribir un correo electrónico a alguien para hablar con esa persona por teléfono ".es interesante si observamos dónde están esos nodos internos, todos están en regiones de 'modo predeterminado', que son las regiones que están activas cuando estás descansando ", dijo Bassett, un ex asociado de investigación postdoctoral en el Laboratorio de Acción de Grafton en UCSB"Esto tiene sentido, porque si estuvieras diseñando un sistema óptimo, querrás poner su línea de base donde pueda llegar a la mayoría de los lugares a los que tiene que ir con bastante facilidad".
Según el coautor Cieslak, este tipo de comprensión holística de la relación entre las ubicaciones de las regiones cerebrales y sus funciones es necesaria para adaptar mejores tratamientos a las personas que han perdido la función ejecutiva debido a una enfermedad o lesión. Señaló que dicha comprensión fundamentalde cómo el cerebro controla su actividad podría ayudar a conducir a mejores intervenciones para afecciones médicas asociadas con un control cognitivo reducido, como el autismo, la esquizofrenia o la demencia.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Bárbara . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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