En humanos y otros mamíferos, la corteza cerebral es responsable de las funciones sensoriales, motoras y cognitivas. Comprender la organización de las redes neuronales en la corteza debe proporcionar información sobre los cálculos que realizan. Un estudio publicado el 21 de julio endiario de acceso abierto PLOS Biología muestra que la arquitectura global de las redes corticales en primates con cerebros grandes y roedores con cerebros pequeños está organizada por principios comunes. A pesar de las variaciones generales de la red, los cerebros de los primates tienen conexiones de larga distancia mucho más débiles, lo que podría explicarpor qué los cerebros grandes son más susceptibles a ciertas enfermedades mentales como la esquizofrenia y la enfermedad de Alzheimer.
En trabajos anteriores, Zoltán Toroczkai, de la Universidad de Notre-Dame, EE. UU., Mária Ercsey-Ravasz, de la Universidad Babes-Bolyai, Rumania y Henry Kennedy, de la Universidad de Lyon, Francia, y sus colegas combinaron estudios de seguimiento en macacos,que visualizan las conexiones en el cerebro, con la teoría de redes para mostrar que la estructura de la red cortical en este primate se rige por la llamada regla de distancia exponencial EDR.
La EDR describe una relación constante entre las distancias y la fuerza de conexión. De acuerdo con los resultados del rastreo, la EDR predice que hay muchos menos axones de largo alcance fibras nerviosas que funcionan como líneas de transmisión del sistema nervioso que las cortas.esto puede cuantificarse mediante una ecuación matemática. En el nivel de las áreas corticales como la corteza visual o la corteza auditiva examinadas por los estudios de rastreo, esto significa que cuanto más cercanas están dos áreas entre sí, más conexiones existen entre ellas.
En este estudio, los investigadores comparan las características de las redes corticales en el macaco, un mamífero con una corteza grande, con las del ratón, con su corteza mucho más pequeña. Usaron datos de rastreo detallados para cuantificar las conexiones entre las funcionesáreas, y esos formaron la base para el análisis. A pesar de las diferencias sustanciales en el tamaño de la corteza entre las especies y otras diferencias aparentes en la organización de la corteza, encontraron que las características estadísticas fundamentales de todas las redes seguían el EDR.
Con base en estos resultados, los investigadores plantean la hipótesis de que la EDR describe un principio de diseño efectivo que permanece constante durante la evolución de cerebros de mamíferos de diferentes tamaños. Presentan argumentos matemáticos que respaldan la aplicabilidad universal de la EDR como principio rector de la conectividad cortical, así como un mayor apoyo experimental de experimentos de trazadores de alta resolución en áreas del cerebro pequeño de macaco, ratón y lémur de ratón un primate con un cerebro muy pequeño.
Sus resultados, concluyen los investigadores, "sugieren que la EDR desempeña un papel clave en todo el orden de los mamíferos para optimizar el diseño de la red cortical inter-areal permitiendo que los animales de cerebro más grande mantengan la eficacia de la comunicación combinada con un mayor número de neuronas"
Como el EDR predice y los datos de rastreo aquí lo confirman, las conexiones neuronales se debilitan exponencialmente con la distancia. Suponiendo que el EDR se puede aplicar a todos los cerebros de mamíferos, esto sugiere que las conexiones a larga distancia podrían ser bastante débiles en la corteza humana, que es aproximadamentecinco veces más grande que la del macaco. Si es cierto, dicen los investigadores, se podría especular que el bajo peso de las conexiones humanas de largo alcance puede contribuir a una mayor susceptibilidad a los síndromes de desconexión, como se ha propuesto para la enfermedad de Alzheimer y la esquizofrenia."
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Materiales proporcionados por PLOS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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