Un cervell molt dinàmic està poc connectat

Un cervell molt dinàmic està poc connectat

  • El cervell conté regions especialitzades que han de treballar conjuntament o per separat depenent de la situació.

  • Un nombre de connexions baix entre regions permet que la transició entre treballar conjuntament i per separat es faci de la manera més eficient possible

 

El cervell està estructurat en regions especialitzades, destinades a processar diferents tipus d’estímuls; aquesta estructura es coneix com a estructura modular. Hi ha situacions en què és necessari integrar informació de diferents mòduls per tal de processar millor com cal reaccionar, mentre que en d’altres es pot processar la informació de manera local, a l’àrea que correspongui; aquests dos fenòmens s’anomenen integració i segregació, respectivament. La capacitat del cervell per passar d’un estat a l’altre en el moment adequat és essencial perquè el seu rendiment sigui òptim, ja que evita haver de crear i destruir connexions físiques entre neurones contínuament, però fins ara no es coneixien les bases físiques d’aquest fenomen. La revista Science Advances publica un estudi, liderat per Jordi Soriano de la Universitat de Barcelona i Hideaki Yamamoto de la universitat japonesa de Tohoku, on han reproduit un circuit neuronal amb 4 mòduls interconnectats, que conclou que una connexió mínima entre els mòduls permet que la transició entre un estat integrat  i un estat segregat es realitzi de la manera més eficient possible.

El model in vitro s’ha pogut desenvolupar gràcies als avenços en tècniques de neuroenginyeria de precisió, que permeten controlar de manera acurada el nombre de connexions físiques entre mòduls neuronals. Així, mesuren la “riquesa dinàmica” del sistema en front dels estímuls, que en aquest cas són activacions espontànies de les neurones. Com més estats intermitjos entre una desconnexió total entre els mòduls i una resposta totalment sincronitzada, més “riquesa dinàmica” es considera que té el sistema. L’estudi mostra com el model amb una sola connexió física entre mòduls és el que té una “riquesa dinàmica” major. Els investigadors volien entendre, però, com varis mòduls independents, connectats a través d’una única connexió física, poden arribar a respondre de manera sincronitzada. Van decidir desenvolupar un model computacional d’una xarxa amb estructura modular per tal d’estudiar-ho amb més detall. D’aquesta manera, han observat com aquesta estructura proporciona una característica al sistema indispensable perquè això es pugui aconseguir: les neurones d’un mateix mòdul es retroalimenten positivament, amplificant la senyal que els arriba. D’aquesta manera, encara que la connectivitat sigui baixa, l’activitat entre mòduls es pot sincronitzar.

Tot i que aquest model encara està molt allunyat de la complexitat real del cervell, és una primera aproximació a l’estudi de les xarxes neuronals, que a més és fàcilment escalable per a estudiar altres tipus d’estructures, diferent a la modular. A més, aquests tipus d’estudi poden ajudar a entendre altres sistemes complexes d’altres àmbits, com podrien ser les ciències socials o l’epidemiologia, ja que la humanitat també té una estructura modular de manera natural, gràcies a la separacio geogràfica. Així, es podria utilitzar fins i tot per a entendre com es propaguen determinades epidèmies, i per tant estudiar noves maneres de combatre-les.

Leave a Comment

Your email address will not be published.

*