Durante los últimos 100 años, los científicos han entendido que diferentes áreas del cerebro tienen propósitos únicos. Solo recientemente se han dado cuenta de que la organización no es estática. En lugar de tener rutas de comunicación estrictamente definidas entre diferentes áreas, el nivel de coordinaciónentre diferentes partes del cerebro parece que va y viene.
Ahora, al analizar el cerebro de un gran número de personas en reposo o al realizar tareas complejas, los investigadores de la Universidad de Stanford han aprendido que la integración entre esas regiones del cerebro también fluctúa. Cuando el cerebro está más integrado, las personas obtienen mejores resultados en tareas complejasLa investigación fue publicada en neurona .
"El cerebro es sorprendente en su complejidad y siento que, de alguna manera, hemos podido describir algo de su belleza en esta historia", dijo el autor principal del estudio, Mac Shine, investigador postdoctoral en el laboratorio de RussellPoldrack, profesor de psicología "Hemos podido decir: 'Aquí está esta estructura subyacente que nunca habrías adivinado que estaba allí, que podría ayudarnos a explicar el misterio de por qué el cerebro está organizado de la manera en que está'."
Conexiones cerebrales en reposo y en el trabajo
En un proyecto de tres partes, los investigadores utilizaron datos de código abierto del Proyecto Human Connectome para examinar cómo áreas separadas del cerebro coordinan su actividad con el tiempo, tanto mientras las personas descansan como mientras intentan una tarea mental desafiante.Luego probaron un posible mecanismo neurobiológico para explicar estos hallazgos.
Para la condición de estado de reposo, los investigadores utilizaron una técnica de análisis novedosa para examinar los datos de imágenes de resonancia magnética funcional fMRI, que muestran en tiempo real qué áreas del cerebro están activas, de personas que no estaban haciendo ninguna actividad particularEl análisis estima la cantidad de flujo sanguíneo en pares de regiones cerebrales y luego usa las matemáticas de la teoría de grafos para resumir la forma en que se organiza toda la red del cerebro. Descubrieron que incluso sin ninguna estimulación intencional, la red cerebral fluctúaentre períodos de flujo sanguíneo coordinado superior e inferior en las diferentes áreas del cerebro.
Para determinar si estas fluctuaciones eran relevantes para la función del cerebro, los investigadores utilizaron datos de fMRI de personas que habían realizado con éxito una prueba de memoria desafiante.
Los investigadores descubrieron que los cerebros de los participantes estaban más integrados mientras trabajaban en esta tarea complicada que durante el descanso tranquilo. Los científicos han demostrado previamente que el cerebro es inherentemente dinámico, pero un análisis estadístico adicional en este estudio reveló que el cerebro estaba más interconectadoen personas que realizaron la prueba más rápido y con la mayor precisión.
"Mi experiencia es en psicología cognitiva y neurociencia cognitiva, y las historias sobre cómo funciona el cerebro que no se relacionan con el comportamiento realmente no hacen mucho por mí", dijo el coautor Poldrack. "Pero esta investigación muestra estasrelaciones realmente claras entre cómo funciona el cerebro a nivel de red y cómo la persona se está desempeñando realmente en estas tareas psicológicas "
Amplificación de la interconexión cerebral
Como paso final en su estudio, los investigadores midieron el tamaño de la pupila para tratar de descubrir cómo el cerebro coordina este cambio en la conectividad. El tamaño de la pupila es una medida indirecta de la actividad de una pequeña región del tronco encefálico llamada locus coeruleus quese cree que amplifica o silencia las señales en todo el cerebro. Hasta cierto punto, los aumentos en el tamaño de la pupila probablemente indican una mayor amplificación de señales fuertes y un mayor silenciamiento de las señales débiles en todo el cerebro.
Los investigadores descubrieron que el tamaño de la pupila se rastreaba aproximadamente con los cambios en la conectividad cerebral durante el reposo, ya que las pupilas más grandes se asociaban con una mayor conexión. Esto sugiere que la noradrenalina proveniente del locus coeruleus podría ser lo que impulsa al cerebro a integrarse mástareas cognitivas complicadas, lo que permite que una persona se desempeñe bien en esa tarea.
El valor de la ciencia impulsada por la curiosidad
Los investigadores planean investigar más a fondo la conexión entre la ganancia neuronal y la integración en el cerebro. También quieren descubrir cuán universales son estos hallazgos para otros comportamientos, como la atención y la memoria. Esta investigación también puede ayudarnos a comprender mejor la cognicióntrastornos, como la enfermedad de Alzheimer o la enfermedad de Parkinson, pero Shine enfatizó que esta fue una investigación impulsada por la curiosidad, alimentada por la pasión de simplemente saber más sobre el cerebro.
"Creo que tuvimos mucha suerte aquí, ya que teníamos una pregunta exploratoria que dio frutos", dijo Shine. "Ahora, estamos en una posición en la que podemos hacer nuevas preguntas que esperamos nos ayuden a avanzar enentender el cerebro "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Taylor Kubota. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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