Cómo Afecta La Estructura Anatómica Del Cerebro A Su Funcionamiento

Cómo la arquitectura del cerebro determina su funcionamiento

Un cerebro que sueña despierto: las áreas amarillas representan la red de modo predeterminado desde tres perspectivas diferentes; las fibras coloreadas muestran las conexiones entre sí y con el resto del cerebro. MPI para el desarrollo humano

Al analizar simultáneamente 1.600 millones de conexiones dentro del cerebro, los investigadores han descubierto cómo la arquitectura del cerebro da forma a su funcionamiento.

La estructura del cerebro humano es compleja, recuerda a un diagrama de circuito con innumerables conexiones. Pero, ¿qué papel juega esta arquitectura en el funcionamiento del cerebro? Para responder a esta pregunta, los investigadores del Instituto Max Planck para el Desarrollo Humano en Berlín, en cooperación con colegas de la Universidad Libre de Berlín y el Hospital Universitario de Freiburg, han analizado por primera vez 1.600 millones de conexiones dentro del cerebro simultáneamente. Encontraron el mayor acuerdo entre la estructura y el flujo de información en la “red de modo predeterminado”, que es responsable del pensamiento centrado en el interior, como soñar despierto.

Todos han estado allí: estás sentado en tu escritorio, mirando por la ventana, tus pensamientos vagando. En lugar de continuar con lo que se supone que debes hacer, comienzas a planificar mentalmente tus próximas vacaciones o te encuentras perdido en un pensamiento o en un recuerdo. Sólo más tarde se da cuenta de lo que ha sucedido: su cerebro simplemente ha “cambiado de canal” y ha cambiado al piloto automático.

Desde hace algún tiempo, los expertos se han interesado por la competencia entre diferentes redes cerebrales, que son capaces de suprimir la actividad de las demás. Si una de estas aproximadamente 20 redes está activa, las otras permanecen más o menos silenciosas. Entonces, si está pensando en sus próximas vacaciones, es casi imposible seguir el contenido de un texto al mismo tiempo.

Para descubrir cómo la estructura anatómica del cerebro afecta sus redes funcionales, un equipo de investigadores del Instituto Max Planck para el Desarrollo Humano en Berlín, en cooperación con colegas de la Universidad Libre de Berlín y el Hospital Universitario de Friburgo, ha analizado las conexiones. entre un total de 40.000 pequeñas áreas del cerebro. Utilizando imágenes de resonancia magnética funcional, examinaron un total de 1.600 millones de posibles conexiones anatómicas entre estas diferentes regiones en 19 participantes de entre 21 y 31 años. El equipo de investigación comparó estas conexiones con las señales cerebrales realmente generadas por las células nerviosas.

Sus resultados mostraron la mayor concordancia entre la estructura cerebral y la función cerebral en áreas que forman parte de la “red de modo predeterminado”, que se asocia con soñar despierto, imaginación y pensamiento autorreferencial. “En comparación con otras redes, la red de modo predeterminado utiliza las conexiones anatómicas más directas. Creemos que la actividad neuronal se dirige automáticamente para estabilizarse en esta red siempre que no haya influencias externas en el cerebro ”, dice Andreas Horn, autor principal del estudio e investigador del Centro de Racionalidad Adaptativa del Instituto Max Planck para el Desarrollo Humano. en Berlín.

Haciendo honor a su nombre, la red de modo predeterminado parece activarse en ausencia de influencias externas. En otras palabras, la estructura anatómica del cerebro parece tener una configuración de piloto automático incorporada. Sin embargo, no debe confundirse con un estado inactivo. Por el contrario, soñar despierto, la imaginación y el pensamiento autorreferencial son tareas complejas para el cerebro.

“Nuestros hallazgos sugieren que la arquitectura estructural del cerebro asegura que cambie automáticamente a algo útil cuando no se esté utilizando para otras actividades”, dice Andreas Horn. “Pero el cerebro solo permanece en piloto automático hasta que un estímulo externo provoca actividad en otra red, poniendo fin a la ensoñación. Por ejemplo, un zumbido de una mosca, un fuerte estallido en la distancia o una concentración centrada en un texto “.

Los investigadores esperan que sus hallazgos contribuyan a una mejor comprensión del funcionamiento cerebral en personas sanas, pero también de trastornos neurodegenerativos como Alzheimer enfermedades y afecciones psiquiátricas como la esquizofrenia. En estudios de seguimiento, el equipo de investigación comparará las estructuras cerebrales de pacientes con trastornos neurológicos con las de controles sanos.

Publicación : Andreas Horn, et al., “El conectoma estructural-funcional y la red de modo predeterminado del cerebro humano”, NeuroImage, 2013; DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2013.09.069

Imagen: MPI para el desarrollo humano

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