Primer mapa de las conexiones neurales en el córtex cerebral

Un equipo internacional ha creado un mapa de alta resolución del cerebro, que revela cómo millones de fibras neurales de la corteza cerebral humana se conectan y comunican. El trabajo, que se publica en "PLoS Biology", ha identificado una red central que podría ser clave para el funcionamiento de ambos hemisferios cerebrales.

 

Según los investigadores, el trabajo supone un importante paso para comprender el cerebro y proporciona un mapa integral de las conexiones cerebrales, pero también describe una nueva técnica no invasiva que puede ser utilizada por otros científicos para continuar analizando millones de conexiones neurales a una resolución aún mayor.

 

En el estudio han participado la Universidad de Indiana, la Facultad de Medicina de Harvard (Estados Unidos), la Universidad de Lausana y la Escuela Politécnica Federal (Suiza). Según explica Olaf Sporns, coautor del estudio de la Universidad de Indiana, "este es uno de los primeros pasos necesarios para construir modelos computacionales a gran escala del cerebro humano que nos ayuden a comprender procesos que son difíciles de observar, como los estados de las enfermedades y los procesos de recuperación de las lesiones".

 

En gran medida, los científicos han utilizado, sobre todo, las imágenes de resonancia magnética funcional para medir la actividad cerebral, localizando qué partes del cerebro se activan durante la percepción o cognición, aunque se conocía poco del papel de la anatomía subyacente que genera esta actividad. Lo que se conoce de las conexiones y mecanismos de las fibras neurales se ha descubierto a través de estudios animales y no existía hasta el momento un mapa completo de las conexiones cerebrales del cerebro humano.

 

Los investigadores utilizaron una tecnología de imágenes de resonancia magnética por difusión, técnica no invasiva que estima las trayectorias de las fibras de conexión basadas en mapas de gradientes de difusión de moléculas de agua a través del tejido cerebral.

 

Una variante muy sensible del método, denominada imágenes de espectro de difusión (IED), puede delinear la orientación de múltiples fibras que cruzan una única localización. El estudio aplica esta técnica para todo el córtex, dando lugar a mapas de millones de fibras neurales que atraviesan esta parte del cerebro.

 

Realizaron luego un análisis computacional para identificar las regiones que tenían un papel central en la conectividad, sirviendo como concentradores de la red cortical. El análisis reveló una zona estructural única en el cerebro de todos los participantes.

 

"Descubrimos que el "centro" del cerebro se encuentra en la porción posterior medial del córtex y que está a caballo entre los dos hemisferios. Esto no se sabía antes. Los investigadores han estado interesados en esta región por otras razones. Por ejemplo, cuando estamos en descanso, esta área usa mucha energía metabólica, pero hasta ahora no se sabía bien por qué", explica el Dr. Sporns.

 

El estudio examinó los cerebros de cinco personas que fueron examinadas tanto con imágenes de resonancia magnética funcional como con técnicas de IED, para comparar con qué detalle la actividad cerebral observada en las imágenes de resonancia magnética funcional mapeaba las redes de fibras.

 

Según explica el citado investigador, "podemos medir una correlación significativa entre la anatomía del cerebro y las dinámicas cerebrales. Esto significa que si sabemos cómo está conectado el cerebro, podemos predecir lo que podrá hacer". El investigador indica que seguirán estudiando más cerebros pronto para hacer el mapa de la conectividad cerebral a medida que se desarrolla y envejece, así como en el curso de las enfermedades y su mal funcionamiento.