Las imágenes cerebrales ayudan a mapear nuestra forma de pensar
El cerebro humano es un órgano extremadamente complicado con muchos secretos. Para mejorar la comprensión de cómo el cerebro produce y controla los pensamientos, los investigadores han convertido los sistemas de imágenes cerebrales estructurales en "diagramas de cableado" de conexiones entre las regiones del cerebro.
Tres investigadores del Departamento de Psicología y Ciencias del Cerebro (UCSB) de la Universidad de California en Santa Bárbara, Michael Miller, Scott Grafton y Matt Cieslak, utilizaron la estructura de las redes neuronales para aprender las reglas básicas que gobiernan qué partes del cerebro son más capaces de ejercer control cognitivo sobre pensamientos y acciones.
Este estudio es el primero en proporcionar una explicación mecanicista de cómo la corteza frontal ejerce control sobre los billones de neuronas individuales que permiten a las personas concentrarse en una tarea o cambiar a otra radicalmente diferente.
Los hallazgos aparecen en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
"Regiones particulares de su cerebro están predispuestas a controlar sus pensamientos en función de dónde se encuentran en relación con otras regiones", dijo Miller, profesor de psicología de UCSB y coautor del artículo.
“Las regiones de las 'afueras' pueden realizar un tipo de control muy específico. Pueden mover el sistema a estados distantes, como cambiar de trabajar en su trabajo a jugar con sus hijos ".
Esta nueva investigación combina la neurociencia de vanguardia con el campo emergente de la ciencia de redes, que a menudo se utiliza para estudiar sistemas sociales.
Al aplicar la teoría del control, un campo tradicionalmente utilizado para estudiar sistemas eléctricos y mecánicos, los investigadores muestran que estar en las afueras del cerebro es necesario para que la corteza frontal controle dinámicamente la dirección de los pensamientos y el comportamiento dirigido a objetivos.
"Necesitamos una teoría básica de cómo el cerebro se controla a sí mismo, y para llegar allí, sugerimos tratar al cerebro como un sistema de ingeniería", dijo la autora principal Danielle Bassett, profesora asistente de innovación en la Facultad de Ingeniería y Aplicaciones Aplicadas de la Universidad de Pensilvania. Ciencias.
“El control cognitivo se parece mucho al control de ingeniería: modelas la dinámica del sistema identificando puntos clave; si presiono esa pieza o tiro de esta palanca, puedo ofrecer una predicción de cómo afectará a otras partes de la red ".
Al aplicar ecuaciones de la teoría de control a los diagramas de cableado generados a partir de escáneres cerebrales, los investigadores demostraron que las diferencias geográficas y funcionales entre las regiones del cerebro están relacionadas.
Si bien el análisis no puede decir si la ubicación de la corteza frontal o su función evolucionaron primero, sugiere que parte de la capacidad de la corteza frontal para controlar la función ejecutiva depende de su distancia de otras partes de la red cerebral.
"Este estudio presagia una nueva ola de ciencia de redes, basada en una rigurosa teoría de control", dijo el coautor Grafton, director del Centro de Imágenes Cerebrales de UCSB.
"Cuando se aplica a los datos de imágenes cerebrales de última generación, comenzamos a ver algunas de las compensaciones de diseño inherentes a la arquitectura de las conexiones cerebrales".
Las regiones que están más interconectadas, y por lo tanto más internas a la red, son muy buenas para mover el cerebro a estados cercanos, por ejemplo, desde escribirle un correo electrónico a alguien hasta hablar con esa persona por teléfono.
"Lo que es particularmente interesante si miramos dónde están esos nodos internos, están todos en regiones de 'modo predeterminado', que son las regiones que están activas cuando estás descansando", dijo Bassett. "Esto tiene sentido, porque si estuviera diseñando un sistema óptimo, querría poner su línea de base donde pueda llegar a la mayoría de los lugares a los que tiene que ir con bastante facilidad".
Según el coautor Cieslak, este tipo de comprensión holística de la relación entre las ubicaciones de las regiones cerebrales y sus roles es necesario para adaptar mejores tratamientos para las personas que han perdido la función ejecutiva debido a una enfermedad o lesión.
Cieslak cree que esta comprensión fundamental de cómo el cerebro controla su actividad podría ayudar a conducir a mejores intervenciones para las condiciones médicas asociadas con un control cognitivo reducido, como el autismo, la esquizofrenia o la demencia.
Fuente: Universidad de California, Santa Bárbara / EurekAlert
