Com interactua el nostre cervell amb el nostre cos i com es veu condicionat el seu funcionament per les condicions físiques i ambientals? Malgrat els importants avenços de la neurociència, encara hi ha moltes incògnites. Davant d’aquest repte, un estudi recent defineix un nou paradigma neurocientífic (el model sinèrgic), que permet comprendre millor la complexitat de les interaccions entre cervell, cos i medi ambient i obre el camí per poder integrar diversos nivells de les malalties cerebrals, fer diagnòstics més precisos i sobretot personalitzats de diverses malalties cerebrals i identificar nous tractaments més ajustats a les necessitats específiques de cada pacient.

Tal com suggereix el seu nom, el marc sinèrgic es caracteritza per combinar les dinàmiques de diferents nivells del funcionament cerebral. La seva combinació resulta en un nou marc d'anàlisi més precís i ric per comprendre les dinàmiques cerebrals. Entre els enfocaments que conjuga el marc sinèrgic, cal destacar el modelatge semi-empíric de mecanismes biofísics. El nou model considera el funcionament cerebral de manera holística i analitza els mecanismes d'orquestració de diferents regions a partir de models matemàtics i computacionals. Aquest model es connecta, a més a més, amb una perspectiva naturalista, que aborda la cognició i el comportament humà tenint en compte com es veuen condicionats per l'entorn natural i ambiental.

Gustavo Deco: “Aquest nou enfocament teòric proporciona eines molt concretes i precises com ara utilitzar la reducció de dimensionalitat per comprendre l'autoorganització de qualsevol sistema macroscòpic complex, com el cervell, que inclogui molts subsistemes que interactuen de forma no lineal"

El model sinèrgic s'exposa detalladament a l'article A synergetic turn in cognitive neuroscience of brain diseases, publicat i destacat com a Feature review recentment a la revista Trends in Cognitive Sciences. L'investigador principal de l'estudi i coautor de l'article és Gustavo Deco (UPF, ICREA), director del grup de Neurociència Computacional del Centre for Brain and Cognition (CBC) de la UPF. L'autor principal de l'article és Agustín Ibáñez, director de l'Institut Llatinoamericà de Salut Cerebral (BrainLat) de la Universitat Adolfo Ibáñez (UAI, Xile), també vinculat a molts altres centres de recerca de les Universitats de Califòrnia, San Andrés (Buenos Aires), Oxford i el Trinity College de Dublín. També és coautor de l’article Morten L. Kringelbach, director del Centre for Eudaimonia and Human Flourishing vinculat al Departament de Psiquiatria de la Universitat d'Oxford, i al centre Music in Brain de l'Aarhus University.

Tal com exposen els investigadors, el nou paradigma sinèrgic contribueix a aclarir les interaccions complexes entre l'estructura jeràrquica del cervell i les seves funcions cognitives, sobre les quals encara hi ha nombroses incògnites en el camp de la neurociència. En aquest sentit, pot ajudar a esclarir els mecanismes neuronals específics subjacents a determinats processos cognitius.

El nou model permetrà comprendre millor les malalties cerebrals

Per a Agustín Ibáñez, “aquest model permet integrar múltiples dades aparentment discrepants en un model de baixa dimensió que aporta informació per a la comprensió d’aspectes rellevants de la neurociència cognitiva i les malalties cerebrals. Alhora, proposa un marc sistèmic específic per abordar desafiaments crítics actuals per a la  comprensió de les malalties cerebrals”.

Per a Gustavo Deco, “aquest nou enfocament teòric proporciona eines molt concretes i precises com ara utilitzar la reducció de dimensionalitat per comprendre l'autoorganització de qualsevol sistema macroscòpic complex, com el cervell, que inclogui molts subsistemes que interactuen de forma no lineal. L’autoorganització d’aquesta descripció múltiple de la dinàmica complexa original depèn dels paràmetres de control extern, inclosos els fluxos d’energia dins del sistema i l’entorn extern. Un altre eix rellevant és l'anàlisi termodinàmica que permet conceptualitzar i analitzar l'orquestració jeràrquica de la dinàmica espai-temps del cervell. Això permetrà una comprensió i un tractament més complet i productiu de les malalties cerebrals en benefici de la neurologia i la psiquiatria.”

Es podran comprendre millor els trets específics del cervell de cada persona

Gràcies al marc sinèrgic, es podrà comprendre i abordar millor la diversitat i heterogeneïtat dels trets cerebrals observables que caracteritzen cada persona (fenotips). Això permetrà tenir una visió més completa i precisa de les causes de les malalties cerebrals de cada pacient concret i obrirà la porta a dissenyar teràpies i tractaments més personalitzats. Una altra de les característiques fonamentals d'aquest nou marc d'anàlisi és que integra diferents models de diagnòstic existents fins ara en un de sol (per això és un model transdiagnòstic). Això contribueix a superar els enfocaments de recerca fragmentats que han predominat fins ara al camp de la neurociència i que dificulten la identificació de les causes de les malalties psiquiàtriques o neurològiques, més enllà dels seus símptomes o manifestacions patològiques. Amb el nou paradigma sinèrgic, és possible determinar els mecanismes subjacents a cada malaltia i fins i tot determinar mecanismes fisiopatològics compartits entre diferents trastorns psiquiàtrics i neurològics.

S'estudiarà amb més precisió com els factors ambientals condicionen l'activitat cerebral

Finalment, el nou paradigma incorpora els marcs naturalistes i analitza com els factors socials i ambientals condicionen l’activitat cerebral. A tall d'exemple, entre els factors externs que poden incidir sobre les dinàmiques cerebrals, hi ha els nivells de contaminació, la disponibilitat o no d'espais verds, la densitat dels entorns urbans, el nivell de desigualtat estructural, etc. Tenint en compte aquests factors ambientals, el model sinèrgic contribueix a superar la manca d'estratègies actuals en el camp de la neurociència per analitzar el funcionament del cervell de manera global, especialment per comprendre les causes subjacents de diferents malalties.

Article de referència: Ibánez, A., Kringelbach, M.L., Deco, G., "A synergetic turn in cognitive neuroscience of brain diseases" (gener 2024). Trends in Cognitive Sciences, https://doi.org/10.1016/j.tics.2023.12.006