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National Geographic News
El primer mapa de alta resolución de las conexiones en la corteza cerebral ha revelado un “núcleo” estructural que parece desempeñar un papel vital en la comunicación entre las dos mitades del cerebro humano.
Su núcleo es una región densamente interconectada de células nerviosas y de fibras situadas dentro de la corteza, casi en el centro del cerebro.
Las tomografías muestran que la misma región “se enciende” de actividad en tanto el cerebro descansa. Eso indica que el núcleo podría desempeñar un papel en la coordinación del flujo de información en gran escala.
La investigación es un paso anticipado en el campo de la conectómica, cuyo propósito es crear detallados modelos de prototipos de las conexiones del cerebro, similares a los mapas del genoma concebidos por investigadores de ADN.
“El cerebro es una red, pero, de acuerdo a mi opinión muy personal, esa perspectiva no ha recibido la atención que se merece en la neurociencia”, dijo el coautor del estudio Olaf Sporns, de la universidad de Indiana.
“La mayoría de los investigadores creen que el cerebro es un conjunto de módulos aislados, pero todas y cada una de sus partes dependen de las otras partes para su interconexión”, agregó.
Si los científicos pueden cotejar sendas de nervios con funciones, podrán entender cómo funciona el cerebro en su conjunto y si existen formas de tratar ciertos desórdenes neurólogicos.
“Afecciones tales como el mal de Alzheimer y el autismo han sido asociadas a perturbaciones de fibras en el cerebro”, dijo Sporns.
Si crean una simulación de las redes del cerebro en una computadora, los investigadores podrían “dañar” virtualmente ciertas secciones y observar los efectos en el cerebro en su conjunto, comentó.
“¿Existe alguna manera de que podamos restablecer su funcionalidad?”, se preguntó Sporns.
Cadenas de redes. La corteza cerebral es la parte exterior del cerebro y es la responsable del pensamiento y la conciencia. Está constituida por materia gris, las neuronas y materia blanca, haces de fibras nerviosas que conectan las células.
Se cree que un cerebro humano promedio tiene unos 10.000 millones de neuronas, y esas células y sus conexiones están tan densamente congestionadas que las tradicionales tomografías no pueden mostrar neuronas o fibras nerviosas individuales.
Para seguir la pista a las conexiones del cerebro, el otro autor del estudio, Patric Hagmann, de la Universidad de Lausana, Suiza, y varios de sus colegas han usado un tipo de tomografía llamado “imagen de difusión de espectro” que sigue el rastro a la propagación del agua.
“Las fibras nerviosas son como delgados alambres envueltos en una capa de grasa llamada mielina”, afirmó Sporns. “El agua suele diseminarse no a través de esas fibras, sino a lo largo de ellas. Eso se debe a que el agua y la grasa no se combinan con facilidad”, explicó.
Mediante un seguimiento del agua, el equipo de Hagmann determinó la orientación más probable de los axones y creó un mapa de los diferentes senderos que conectan a cientos de miles de neuronas.
Sporns y sus colegas usaron luego análisis de computadoras para examinar centros en la red de neuronas, donde se entrecruzan muchos manojos de fibras.
Lo que les sorprendió fue descubrir que todos los participantes en el estudio tenían el mismo núcleo estructural en casi la misma región de sus cerebros. Posteriormente, tomografías que permiten observar la actividad del cerebro con base en el flujo de la sangre revelaron el vínculo entre una actividad en reposo y el núcleo.
Los resultados del estudio fueron publicados en la revista especializada PLoS Biology .
La superred del cerebro. Marcus Raichle es profesor de Neurología en la Universidad de Washington, en Saint Louis, y no participó en la investigación. Raichle elogió el estudio, indicando que le fascina la idea de que exista “una superred que se comunica entre diferentes sistemas”.
Según señala Raichle, el nuevo trabajo se basa en previas investigaciones que vinculan lo que se consideraba “ruido” en tomografías de la actividad del cerebro con funciones reales.
“Si usted somete a una persona a una tomografía y no le pregunta nada, el cerebro, pese a ello, seguirá activo. Tan activo como cuando usted hace algo”, señaló.
Y del mismo modo en que regiones específicas “se encienden” cuando una persona se concentra en una tarea, el núcleo del cerebro se destaca cuando la principal actividad es la comunicación general.
“Lo que señala este bello ensayo es que no solo hay comunicación dentro de los sistemas, sino también entre sistemas”, dijo Raichle.
Y eso tiene sentido, añadió. A modo de ejemplo, cuando alguien estira la mano para alcanzar una taza de café, la corteza visual debe comunicarse con regiones del cerebro que lidian con el control de las funciones motoras.
¿Mapa personal del cerebro? De acuerdo con Sporns, el “diagrama de conexión” de la corteza cerebral creado por su equipo es apenas un primer paso en la conectómica.
Sus colegas y otros investigadores tratan de crear un mapa neural más completo, y él pronostica que aparecerán versiones más detalladas en el curso de los próximos dos años.
“El conectomo es algo deseable de tener, pero, sin una base estructural, es como flotar en el aire. Necesitamos esa base”, comentó.
Los investigadores de conectómicas podrían un día crear mapas personalizados del cerebro. “Necesitamos prestar más atención a los cerebros individuales”, señala Sporns. “En el pasado, la mayoría de los estudios aludían a un cerebro estándar, o a promedios de grupo”.
Y añade: “Mi corazonada es que la conexión está vinculada con la función, y que la conexión podría ayudar a pronosticar y explicar las variaciones individuales que vemos en el desempeño cognitivo, inclusive, de cerebros sanos”.
