Un estudio suizo revela que las comunicaciones cerebrales en los sapiens siguen múltiples vías, a diferencia de los macacos y los ratones

En un estudio que comparó las redes de comunicación del cerebro humano con las de macacos y ratones, investigadores del Instituto Federal de Tecnología de Lausana descubrieron que sólo los cerebros de los sapiens masculinos y femeninos transmiten información a través de múltiples vías paralelas, lo que proporciona nuevos conocimientos sobre la evolución de los mamíferos.
Al describir las redes de comunicación cerebral, Alessandra GrifaA , investigador postdoctoral senior en la EPFL, también le encanta utilizar metáforas relacionadas con los viajes.
Las señales cerebrales se envían desde una fuente a un objetivo, estableciendo una vía polisináptica que cruza múltiples regiones del cerebro. “como un camino con muchas paradas en el camino”.
El autor explica que ya se han observado vías estructurales de conectividad cerebral basadas en redes (o "caminos") de fibras neuronales.

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Sinergia entre Politécnico Federal de Lausana y Centro Hospitalario Universitario Vaudois

Como científico del Laboratorio de Procesamiento de Imágenes Médicas de la Escuela de Ingeniería del Politécnico Federal de Lausana y como coordinador de investigación en el Centro de Memoria Leenaards del Centro Hospitalario Universitario Vaudois, Griffa quería seguir los modelos de transmisión de información para ver cómo se enviaba. y mensajes recibidos.
En un estudio publicado recientemente en “Nature Communications”, Alessandra colaboró ​​con el director del Vaud MIP:Lab, Dimitri Van De Ville, y con el becario del proyecto “FNS Ambizione”, Enrico Amico, para crear “mapas de tráfico cerebral” que podría compararse entre humanos y otros mamíferos.
Para hacer esto, los investigadores utilizaron datos de difusión de código abierto (DWI) y de imágenes por resonancia magnética funcional (fMRI) de humanos, macacos y ratones, recopilados mientras los sujetos estaban despiertos y en reposo.
Los escáneres DWI permitieron a los científicos reconstruir "mapas de carreteras" del cerebro, mientras que los escáneres fMRI permitieron ver diferentes regiones del cerebro iluminándose a lo largo de cada "camino", lo que indica que estas vías estaban transmitiendo información neuronal.

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Datos de resonancia magnética multimodal para información y teorías de gráficos.

Los investigadores analizaron los datos de la resonancia magnética multimodal utilizando información y teoría de grafos.
Alessandra Griffa afirma que es precisamente esta nueva combinación de métodos la que nos ha permitido obtener conocimientos sin precedentes.
“La novedad de nuestro estudio es el uso de datos multimodales en un único modelo que combina dos ramas de las matemáticas: la teoría de grafos, que describe 'hojas de ruta' polisinápticas, y la teoría de la información, que mapea la transmisión de información o 'tráfico' a través de las calles. ”.
Y, sin embargo: “El principio básico es que los mensajes transmitidos desde un origen a un destino permanecen sin cambios o se degradan aún más en cada parada del camino, como el juego del teléfono que jugábamos cuando éramos niños”.
El enfoque de los investigadores reveló que en los cerebros no humanos la información se enviaba a lo largo de una única "ruta", mientras que en los humanos había múltiples rutas paralelas entre la misma fuente y el objetivo.
Además, estos caminos paralelos eran tan únicos como las huellas dactilares y podían usarse para identificar individuos.
"Este procesamiento paralelo en el cerebro humano es una hipótesis, pero nunca antes se había observado a nivel de todo el cerebro"., resume Griffa.

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Ideas potenciales para la evolución, la medicina y la neurociencia computacional

Alessandra dice que la belleza del modelo utilizado por los investigadores es su simplicidad y la inspiración para nuevas perspectivas y vías de investigación en evolución y neurociencia computacional.
Por ejemplo, los hallazgos pueden vincularse con la expansión del volumen del cerebro humano a lo largo del tiempo, lo que ha dado lugar a patrones de conectividad más complejos.
"Podríamos plantear la hipótesis de que estos flujos de información paralelos permiten múltiples representaciones de la realidad y la capacidad de realizar funciones abstractas específicas de los humanos".
La autora añade que si bien esta hipótesis es sólo especulativa, dado que el estudio de Nature Communications no implicó ninguna prueba de las capacidades cognitivas o computacionales de los sujetos, estas son preguntas que le gustaría explorar en el futuro.

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"Cómo se combina la información y luego se procesa para crear algo nuevo"

"Hemos observado cómo viaja la información, por lo que un siguiente paso interesante sería modelar procesos más complejos para estudiar cómo se combina y procesa la información en el cerebro para crear algo nuevo"..
Como investigadora de la memoria y la cognición, está particularmente interesada en utilizar el modelo desarrollado en el estudio para investigar si la transmisión paralela de información puede conferir resiliencia a las redes cerebrales.
Potencialmente, podría desempeñar un papel en la neurorrehabilitación tras una lesión cerebral, o en la prevención del deterioro cognitivo en patologías de edad avanzada.
“Algunas personas envejecen de forma saludable, mientras que otras experimentan un deterioro cognitivo. Nos gustaría ver si existe una relación entre esta diferencia y la presencia de flujos de información paralelos, y si estos podrían entrenarse para compensar los procesos neurodegenerativos"..

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