Los neurocientíficos han sospechado durante mucho tiempo que la forma en que se conectan las diferentes regiones del cerebro determina lo que hacen esas regiones. Tiene sentido; un área de procesamiento del lenguaje debe conectarse de manera diferente a un centro de procesamiento visual. Pero no se había podido demostrar esta conexión en todo el cerebro, en todas sus variadas funciones. Hasta ahora.
Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio analizaron escáneres cerebrales de 1.018 personas y descubrieron que los patrones de conectividad predicen de manera confiable la función cerebral en 33 procesos cognitivos diferentes. Desde el habla hasta la toma de decisiones y el reconocimiento facial, cada región del cerebro tiene lo que el equipo llama una huella digital de conectividad única. Los hallazgos aparecen en Network Neuroscience.
Huellas dactilares para cada función mental
La autora principal, Kelly Hiersche, estudiante de doctorado en psicología en Ohio State, describe el trabajo como una visión panorámica de todo el cerebro en lugar de centrarse en funciones aisladas. Estudios anteriores habían demostrado vínculos entre la conectividad y habilidades específicas como la percepción o la cognición social. Este estudio se amplía.
Hiersche explica las implicaciones: “Encontramos evidencia que sugiere que la conectividad es un principio organizacional fundamental que gobierna la función cerebral, lo que tiene implicaciones para comprender qué sucede cuando algo va mal en el cerebro”.
Los investigadores obtuvieron datos del Proyecto Human Connectome, que incluía exploraciones por resonancia magnética que mostraban cómo se conectan las diferentes regiones del cerebro. Luego utilizaron NeuroQuery, una herramienta en línea que genera mapas de actividad cerebral para diversos procesos cognitivos. Al construir modelos computacionales que vinculan los patrones de conectividad con la activación cerebral esperada, podrían predecir si una región determinada se iluminaría durante tareas como escuchar música o tomar decisiones.
El coautor Zeynep Saygin, profesor asociado de psicología en Ohio State, ofrece una analogía: “Al igual que la huella digital de cada persona es única, encontramos que diferentes regiones del cerebro tienen huellas dactilares de conectividad que se identifican de manera única según la función mental que realizan”.
Las habilidades superiores muestran conexiones más estrechas
Surgió un patrón inesperado: las conexiones más estrechas aparecieron en regiones que manejan habilidades de nivel superior como la función ejecutiva y la memoria, no en áreas que manejan el procesamiento sensorial o la cognición social. Hiersche cree que la diferencia podría estar relacionada con el tiempo de desarrollo. Las habilidades sensoriales y sociales se desarrollan relativamente rápido en los niños. La función ejecutiva y la memoria tardan años en madurar por completo.
Ella especula: “Estas habilidades de nivel superior tardan muchos años en desarrollarse en las personas, mucho más que las habilidades sensoriales o sociales. Puede ser que a medida que se utilizan continuamente estas regiones del cerebro para su desarrollo, se produzca este vínculo muy estrecho entre la conectividad y la función de estas habilidades de orden superior”.
El autor principal, David Osher, profesor asistente de psicología, señala que el estudio confirma algo que los neurocientíficos creían pero no habían demostrado explícitamente a esta escala. Los patrones de conectividad que hacen que un área lingüística sea única, por ejemplo, ahora son visibles y mensurables.
Osher afirma: “Esto respalda una hipótesis ampliamente aceptada entre los neurocientíficos de que la conectividad cerebral determina la función cerebral, pero esto no se ha demostrado explícitamente hasta ahora, y no en una gama tan amplia de dominios cognitivos”.
El valor práctico radica en establecer líneas de base. Con una imagen clara de cómo se alinean la conectividad y la función en adultos jóvenes sanos, los investigadores ahora pueden estudiar a personas con afecciones neurológicas y señalar exactamente dónde sus redes cerebrales divergen de los patrones normales. Es un mapa de referencia para comprender qué funciona mal en enfermedades, lesiones o trastornos del desarrollo.
Hiersche lo resume: “Saber que la conectividad es un principio organizativo general de la función cerebral en todo el cerebro proporciona una base para futuros trabajos en esta área”.
El cerebro es absurdamente complicado: aproximadamente 86 mil millones de neuronas realizan billones de conexiones. Pero existen patrones. Este estudio muestra que esos patrones son lo suficientemente consistentes como para poder observar cómo se conecta una región del cerebro y hacer predicciones sólidas sobre para qué está diseñada. No es un mal logro para escanear a 1.018 personas y hacer números.
Revista: Neurociencia en red
Estudio: https://doi.org/10.1162/netn.a.504
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