Los investigadores que participan en el Proyecto Cerebro Humano han identificado una regla matemática que gobierna la distribución de las neuronas en nuestro cerebro.
La regla predice cómo se distribuyen las neuronas en diferentes partes del cerebro y podría ayudar a los científicos a crear modelos precisos para comprender cómo funciona el cerebro y desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades neurológicas.
En el maravilloso mundo de las estadísticas, si consideramos cualquier continuo variable aleatoriael logaritmo de esa variable a menudo seguirá lo que se conoce como distribución lognormal. Definido por la media y la desviación estándar, se puede visualizar como un curva en forma de campanasolo que la curva es más ancha que lo que encontrarías en una distribución normal.
Un equipo de investigadores del Centro de Investigación Jülich y la Universidad de Colonia en Alemania descubrió que el número de neuronas en áreas de la capa externa del tejido neural en diferentes mamíferos se ajusta a un distribución lognormal.
Dejando a un lado las matemáticas, una distinción simple e importante es la simetría de la curva de campana de la distribución normal y la asimetría y la cola fuertemente sesgada hacia la derecha de la distribución lognormal, debido a una gran cantidad de valores pequeños y unos pocos valores significativamente grandes.
El tamaño de la población de un país suele tener una distribución logarítmica normal, con unas pocas ciudades muy grandes y muchos pueblos y aldeas pequeñas.
La estructura y función del cerebro dependen del número y la disposición de las neuronas. La densidad de neuronas en diferentes regiones y capas de esa capa de tejido externo: la corteza cerebral – varía considerablemente.
“La distribución de las densidades neuronales influye en la conectividad de la red”, dice el neurocientífico Sacha van Albada del Centro de Investigación Jülich.
“Por ejemplo, si la densidad de sinapsis es constante, las regiones con menor densidad neuronal recibirán más sinapsis por neurona”.
Las distribuciones estadísticas de las densidades neuronales aún se desconocen en gran medida, aunque la investigación ciertamente nos ha proporcionado datos fascinantes. Descubrimientos sobre los tejidos celulares de nuestro cerebro..
Para llevar a cabo su investigación, el equipo utilizó nueve conjuntos de datos de código abierto que cubren siete especies diferentes: ratón, tití, macaco, gálago, mono búho, babuino y humano. Cuando se compararon las densidades de neuronas en diferentes regiones de la corteza, surgió un patrón común de distribución lognormal.
“Nuestros resultados concuerdan con la observación de que sorprendentemente muchas características del cerebro siguen distribuciones lognormales”, afirman los autores. escribir en su papel.
Una distribución lognormal es un resultado natural de procesos que se multiplican, al igual que la distribución normal es un resultado natural de sumar muchas variables independientes.
“Una de las razones por las que puede ser muy común en la naturaleza es porque surge al tomar el producto de muchas variables independientes”. dice Alexander van Meegen, quien codirigió la investigación como parte de su doctorado en neurociencia computacional en el Centro de Investigación Jülich.
Los investigadores dicen que la forma en que está estructurada la corteza podría ser un subproducto del desarrollo o la evolución que no tiene nada que ver con la computación.
Pero investigación previa sugiere que la variación de la red neuronal cerebral es más que un simple subproducto y puede ayudar activamente a los animales a aprender en entornos cambiantes. Y el hecho de que la misma organización pueda verse en diferentes especies y en la mayor parte de la corteza cerebral sugiere que la distribución lognormal se utiliza para algo.
“No podemos estar seguros de cómo la distribución lognormal de las densidades neuronales influirá en la función cerebral, pero probablemente estará asociada con una alta heterogeneidad de la red, lo que puede ser computacionalmente beneficioso”. explica El coautor principal Aitor Morales-Gregorio, neurocientífico computacional del Centro de Investigación Jülich.
Los científicos esperan que este descubrimiento arroje luz sobre cómo el cerebro almacena y recupera información, así como sobre cómo adquiere nuevos conocimientos. En el búsqueda continua para encontrar tratamientos eficaces para las enfermedades cerebrales, puede allanar el camino para la creación de nuevos fármacos dirigidos a regiones específicas del cerebro.
El Proyecto Cerebro HumanoEl esfuerzo de diez años de establecer una infraestructura de investigación compartida para impulsar la neurociencia, la informática y la medicina relacionada con el cerebro está llegando a su fin y nos ha dado algo de descubrimientos interesantes por el camino.
El estudio ha sido publicado en Corteza cerebral.