La red de conectividad del cerebro puede proporcionar información clave sobre los trastornos neurológicos

Según un nuevo estudio de Weill Cornell Medicine y la Universidad de California en San Francisco.

En su  estudio , publicado el 22 de junio en PLoS Computational Biology, los investigadores usaron las matemáticas y una forma de imágenes por resonancia magnética llamada Diffusion-Tensor MRI para comprender mejor cómo los trastornos neurológicos afectan las conexiones entre la materia blanca profunda del cerebro y su red de fibras, cuya los patrones de conectividad se denominan conectoma estructural. Descubrieron subredes que forman el conectoma, llamadas modos propios, que tienen un papel único en la comunicación de información de una región del cerebro a otra.

“Una vez que comprende cómo se ven los modos propios, puede comenzar a comprender qué procesos ocurren en el cerebro y qué patrones de actividad esperar”, dijo el autor principal, el  Dr. Ashish Raj , profesor asociado de informática en radiología y neurociencia. en el  Instituto de Investigación del Cerebro y la Mente de la Familia Feil  en Weill Cornell Medicine.

La sabiduría convencional sugiere que cada región del cerebro desempeña un papel funcional específico, desde la coordinación motora hasta la creatividad y la expresión artística necesarias para la poesía, y el daño en estas regiones afecta a los pacientes en consecuencia. Pero estudios recientes han evitado esa filosofía, encontrando en cambio que el cerebro es más que la suma de sus partes.

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El Dr. Raj describió el conectoma del cerebro como una serie de conductos a través de los cuales fluye la información. Las partes constituyentes del conectoma, sus modos propios, son “similares a las vibraciones de una guitarra”, dijo. Los investigadores realizaron resonancias magnéticas en 10 sujetos sanos y encontraron que estos modos propios son ubicuos con una gran superposición entre sujetos y entre exploraciones del mismo sujeto realizadas en días diferentes.

“Los modos propios no serían útiles si no fueran consistentes, por lo que este fue un hallazgo importante”, dijo el Dr. Raj.

Luego, el Dr. Raj y su equipo investigaron qué parte de la región de la materia blanca del cerebro “actúa como un ancla” para los modos propios mediante la simulación virtual de lesiones, lo que dañaría el cerebro e interrumpiría las conexiones de la red. Determinaron dónde las lesiones eran más críticas en términos de cómo afectaban a los modos propios y descubrieron que las áreas neurológicamente más importantes del cerebro, las partes que producían el mayor cambio en los modos propios, estaban en el centro de los haces de fibras de la materia blanca.

Los investigadores también estudiaron cómo los modos propios podrían cambiar en cerebros dañados. Investigaron un trastorno del neurodesarrollo llamado Agenesia del cuerpo calloso (AgCC), donde el cuerpo calloso, que conecta los hemisferios izquierdo y derecho del cerebro, está ausente.

“Normalmente, si las dos mitades de un cerebro no se comunican entre sí, el cerebro no podrá funcionar correctamente. Pero resulta que la mayoría de las personas con agenesia del cuerpo calloso no tienen cerebros muy dañados”, dijo el Dr. Raj.

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Para determinar por qué era así, los investigadores estudiaron los modos propios en cerebros con AgCC y descubrieron que no eran significativamente diferentes de los controles sanos. En cambio, parecía que algunas de las conexiones de red en cerebros con AgCC se regeneraron a partir de una vía alternativa, lo que compensó la falta de cuerpo calloso.

“Esperábamos que su estructura de modo propio fuera completamente extraña en comparación con los controles sanos”, dijo el Dr. Raj. “Esa fue la mayor sorpresa del periódico”.

El Dr. Raj planea seguir estudiando los modos propios con la esperanza de que pronto puedan actuar como biomarcadores de enfermedades. “Si la estructura del modo propio cambia debido a la enfermedad, entonces se pueden usar para medir los efectos de la enfermedad”, dijo.

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