La forma del cerebro importa

El estudio, publicado hoy en «Nature», reúne enfoques de la física, la neurociencia y la psicología para anular el paradigma centenario que enfatiza la importancia de la conectividad cerebral compleja, en lugar de identificar una relación previamente desapercibida entre la forma y la actividad del cerebro.

«El trabajo abre oportunidades para comprender los efectos de enfermedades como la demencia y los accidentes cerebrovasculares al considerar modelos de la forma del cerebro, que son mucho más fáciles de manejar que los modelos de la gama completa de conexiones del cerebro», asegura James Pang, del Instituto Turner y la Facultad de Ciencias Psicológicas de la Universidad de Monash, que sostiene que los hallazgos simplifican enormemente la forma en la que podemos estudiar cómo funciona, se desarrolla y envejece el cerebro.

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Durante más de un siglo, los investigadores han pensado que los patrones de actividad cerebral que definen nuestras experiencias, esperanzas y sueños están determinados por cómo las diferentes regiones del cerebro se comunican entre sí a través de una compleja red de billones de conexiones celulares.

«Pero este estudio revela que los patrones estructurados de actividad se activan en casi todo el cerebro, al igual que la forma en que una nota musical surge de las vibraciones que se producen a lo largo de todo el cerebro, toda la longitud de una cuerda de violín, y no solo un segmento aislado», asegura.

Usando imágenes de resonancia magnética (MRI) se han analizado los modos propios, que son los patrones naturales de vibración o excitación en un sistema, donde las diferentes partes del sistema se excitan a la misma frecuencia. Los modos propios se utilizan normalmente para estudiar sistemas físicos en áreas como la física y la ingeniería y solo recientemente se han adaptado para estudiar el cerebro.

«Así como las frecuencias resonantes de una cuerda de violín están determinadas por su longitud, densidad y tensión, los modos propios del cerebro están determinados por sus propiedades estructurales (físicas, geométricas y anatómicas), pero las propiedades específicas que son las más importantes siguen siendo las mismas. un misterio», explica el coautor principal, Kevin Aquino, de la Universidad de Sydney.

El equipo, dirigido Alex Fornito, comparó cómo los modos propios obtenidos de modelos de la forma del cerebro podrían explicar diferentes patrones de actividad en comparación con los modos propios obtenidos de modelos de conectividad cerebral.

«Usando modelos matemáticos, confirmamos las predicciones teóricas de que el estrecho vínculo entre la geometría y la función está impulsado por una actividad similar a una onda que se propaga por todo el cerebro, al igual que la forma de un estanque influye en las ondas de onda que se forman cuando cae un guijarro», asegura Fornito.

«Estos hallazgos plantean la posibilidad de predecir la función del cerebro directamente a partir de su forma, abriendo nuevas vías para explorar cómo el cerebro contribuye a las diferencias individuales en el comportamiento y el riesgo de enfermedades psiquiátricas y neurológicas», añade.