Por qué algunos cerebros cambian de marcha

Un nuevo estudio de Rutgers Health, publicado en Nature Communications , arroja luz sobre cómo el cerebro integra estas señales rápidas y lentas a través de su compleja red de vías de conectividad de materia blanca para apoyar la cognición y el comportamiento.

Diferentes regiones del cerebro están especializadas para procesar información en ventanas de tiempo específicas, una propiedad conocida como escalas de tiempo neuronales intrínsecas, o INT por sus siglas en inglés.

“Para influir en nuestro entorno mediante la acción, nuestro cerebro debe combinar información procesada en diferentes escalas de tiempo. El cerebro logra esto aprovechando la conectividad de su materia blanca para compartir información entre regiones, y esta integración es crucial para el comportamiento humano”, afirmó Linden Parkes, profesor adjunto de Psiquiatría en Rutgers Health y autor principal del estudio.

Para investigar cómo funciona esta integración, Parkes y su equipo analizaron datos de imágenes cerebrales multimodales de 960 individuos. Construyeron mapas detallados de la conectividad cerebral de cada persona, conocidos como conectomas, y aplicaron modelos matemáticos que describen cómo los sistemas complejos cambian con el tiempo para comprender cómo fluye la información a través de estas redes.

“Nuestro trabajo investiga los mecanismos subyacentes a este proceso en humanos mediante el modelado directo de las INT de las regiones a partir de su conectividad”, afirmó Parkes, miembro principal del Instituto de Salud Cerebral de Rutgers y del Centro de Investigación Avanzada en Imágenes Cerebrales Humanas .

“Esto establece una relación directa entre cómo las regiones cerebrales procesan la información localmente y cómo ese procesamiento se comparte en todo el cerebro para generar la conducta”, apuntó.

Los investigadores de Rutgers descubrieron que la distribución de las escalas de tiempo neuronales a lo largo de la corteza desempeña un papel crucial en la eficiencia con la que el cerebro alterna entre patrones de actividad a gran escala relacionados con el comportamiento. Cabe destacar que esta organización varía entre individuos.

“Descubrimos que las diferencias en cómo el cerebro procesa la información a diferentes velocidades ayudan a explicar por qué las personas varían en sus capacidades cognitivas”, dijo Parkes.

Los investigadores también descubrieron que estos patrones están vinculados a características genéticas, moleculares y celulares de las regiones cerebrales, lo que fundamenta los hallazgos en la neurobiología fundamental. Se observaron relaciones similares en el cerebro del ratón, lo que sugiere que los mecanismos se conservan en todas las especies.

“Nuestro trabajo destaca un vínculo fundamental entre la conectividad de la materia blanca cerebral y sus propiedades computacionales locales”, afirmó Parkes. “Las personas cuyo cableado cerebral se adapta mejor a la forma en que las diferentes regiones procesan información rápida y lenta tienden a mostrar una mayor capacidad cognitiva”.

Basándose en estos hallazgos, el equipo ahora está ampliando el trabajo para estudiar afecciones neuropsiquiátricas, incluida la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la depresión, examinando cómo las alteraciones en la conectividad cerebral pueden alterar el procesamiento de la información.

El estudio se realizó en colaboración con Avram Holmes, profesor asociado de psiquiatría y miembro principal del Instituto de Salud Cerebral de Rutgers y del Centro de Investigación Avanzada en Imágenes del Cerebro Humano, junto con los investigadores postdoctorales Ahmad Beyh y Amber Howell, así como Jason Z. Kim de la Universidad de Cornell.