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¿Cómo contribuyen los conectomas a la cognición humana?

El cerebro humano es una red extremadamente compleja, que consta de aproximadamente 86 mil millones de neuronas conectadas por 100 billones de sinapsis. Un conectoma es un mapa completo de estos enlaces: el diagrama de cableado del cerebro.

Mapear redes de esta escala a nivel de neuronas individuales y sinapsis es imposible con la tecnología actual. En cambio, los investigadores utilizaron técnicas como la resonancia magnética para mapear las conexiones entre las regiones del cerebro humano que abarcan milímetros y contienen miles de neuronas.

A esta escala macroscópica, cada región contiene una población especializada de neuronas que trabajan juntas para realizar funciones específicas que contribuyen a la cognición. Por ejemplo, diferentes partes de la corteza visual contienen células que procesan tipos específicos de información, como la dirección de una línea y la dirección en la que se mueve. Diferentes áreas del cerebro procesan información de otros sentidos, como el sonido, el olfato y el tacto, y otras áreas controlan tus movimientos, regulan tus respuestas emocionales y más.

Estas funciones especializadas no se manejan de forma aislada, sino que se integran para proporcionar una experiencia unificada y coherente del mundo. Se plantea la hipótesis de que esta integración se produce cuando diferentes poblaciones de células sincronizan sus actividades. Los haces de fibras que conectan diferentes partes del cerebro (los cables del conectoma) proporcionan el sustrato para esta comunicación. Estas conexiones aseguran que la actividad cerebral se desarrolle con el tiempo en una sinfonía rítmica, en lugar de una cacofonía caótica.

Si el cableado cerebral ayuda a coordinar la actividad neuronal, ¿las personas con diferentes patrones de cableado podrían mostrar diferencias en el rendimiento cognitivo? Algunos estudios han demostrado que aquellos con patrones de cableado cerebral que son particularmente eficientes en la integración de información se desempeñan mejor en las pruebas de inteligencia general y que aquellos diagnosticados con trastornos que afectan la cognición, como la esquizofrenia, a menudo tienen un modo de conexión bajo menos eficiente. El daño a las regiones del cerebro que están altamente asociadas con otras personas puede conducir a un deterioro cognitivo particularmente grave. Estos hallazgos sugieren que los patrones de cableado de la red cerebral contribuyen de hecho a la cognición.

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Sin embargo, la estructura del cerebro no determina completamente la función cerebral. Si esto fuera cierto, nuestro cerebro estaría atrapado en un ciclo interminable de actividad repetitiva, lo que nos impediría aprender o adaptarnos a nuevas situaciones. En cambio, el conectoma proporciona un andamiaje sobre el cual distintas poblaciones de células regulan y coordinan sus actividades para formar coaliciones transitorias y diversas.

Estas redes funcionales emergen y desaparecen como remolinos en una corriente, lo que facilita la formación de nuevas conexiones o la poda de conexiones no utilizadas. De esta manera, la estructura y función de las redes cerebrales forman una relación simbiótica en la que la cognición depende tanto de la forma precisa en que se conecta el conectoma como de los patrones dinámicos de actividad neuronal que se desarrollan dentro de la red.

Preguntas enviadas por correo electrónico por Paul Vander Griendt

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