El normal envelliment de les persones provoca alteracions en el cervell que poden provocar un deteriorament cognitiu. L'estudi de les imatges obtingudes mitjançant tècniques de ressonància magnètica funcional en estat de repòs cerebral han trobat alteracions significatives en la connectivitat funcional de diverses xarxes neuronals relacionades amb l'edat. No obstant això, la majoria dels estudis s'han centrat principalment en la connectivitat funcional estàtica.

Els autors d'un estudi recent publicat a Cerebral Cortex han partit de la idea segons la qual l'estudi de la dinàmica de l'activitat cerebral en estat de repòs a totes les xarxes neuronals funcionals podria proporcionar una millor caracterització dels canvis relacionats amb l'edat.

Aquest estudi ha estat liderat per Gustavo Deco, director de el Centre Cognició i Cervell (CBC) i professor d'investigació ICREA de el Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF, amb Anira Escrichs, membre del seu equip i primera autora de l'estudi, que ha manifestat: "el nostre grup de recerca de la UPF, Computational Neuroscience, se centra en investigar els mecanismes subjacents a la dinàmica cerebral i les funcions cerebrals superiors en població sana i també en malalties cerebrals. Per a això, apliquem mesures computacionals / teòriques de tot el cervell en combinació amb tècniques de neuroimatge com la ressonància magética funcional (fMRI) i imatges de difusió (DTI)".

Un treball col·laboratiu vinculat al projecte Aging Imageomics Study

Aquest ha estat un treball col·laboratiu en el qual han participat investigadors de diversos centres i especialitats mèdiques. Concretament, investigadors Universitat de Lleida-IRB Lleida, experts en l'anàlisi de la metabolòmica o estudi científic dels processos químics que involucren metabòlits; de l'Hospital Universitari de Girona Dr. Josep Trueta i Biobanc Institut d'Investigacions Biomèdiques de Girona (IDIGBI), que han contribuït amb l'anàlisi de la microbiota, de les imatges per ressonància cardiovascular, estil de vida i nivell cognitiu dels subjectes de l'estudi, i la participació de la Universitat de Manitoba, Winnipeg (Canadà).  

"Hem trobat que el grup de més edat mostrava una ignició intrínseca més alta en tota la xarxa funcional del cervell, però una menor metaestabilidad"

Per a aquesta recerca, els investigadors van estudiar el cervell complet de 620 subjectes dividits en dos grups d'edat (grup de mitjana edat 50-64 anys, versus un grup de 65-91 anys), mitjançant la sincronització de fase de senyals dependents del nivell de oxigen en sang per analitzar les dades de ressonància magnètica funcional en estat de repòs. "Aplicant el marc d'ignició intrínseca per avaluar l'efecte dels esdeveniments d'activació local espontània en la integració local-global, trobem que el grup de més edat mostrava una ignició intrínseca més alta en tota la xarxa funcional del cervell, però una menor metaestabilidad ", afirmen els autors de l'estudi.

La ignició intrínseca fa referència a les pertorbacions d'origen natural que es donen en un espai concret del cervell i que tenen capacitat d'iniciar la propagació de l'activitat neuronal a altres regions cerebrals. La metaestabilidad és un concepte que ajuda a entendre com les àrees cerebrals canvien i transmeten informació al llarg del temps. La capacitat per canviar, construir o raonar amb una línia de pensament és en part possible gràcies a aquesta informació.

Com indiquen els autors: "Els resultats indiquen que el grup de més edat va mostrar una capacitat reduïda per accedir a un subestat metastable de cervell que es superposa molt estretament amb l'anomenat " Rich club / club ric ". Aquestes troballes suggereixen que la dinàmica funcional de tot el cervell s'altera amb l'envelliment probablement a causa d'una deficiència en un subestat metastable que és la clau per a una comunicació global i eficient en el cervell.

Aquest treball està vinculat al projecte Aging Imageomics Study que té com a objectiu identificar biomarcadors de l'envelliment humà mitjançant l'anàlisi  de dades biopsicosocials, i d'imatges cardiovasculars, metabolòmiques, lipidómicas i microbioma. Utilitzant tècniques de big data per analitzar tots els punts de dades del fenotipat biològic juntament amb registres de salut i mesures d'estil de vida, l'objectiu del projecte és arribar a tenir una comprensió més profunda de diversos factors biològics (i combinacions dels mateixos) subjacents a l'envelliment saludable i no saludable de les persones.

Treball de referència:

Anira Escrichs, Carles Biarnes, Josep Garre-Olmo, José Manuel Fernández-Real, Rafel Ramos, Reinald Pamplona, Ramon Brugada, Joaquin Serena, Lluís Ramió-Torrentà, Gabriel Coll-De-Tuero,  Luís Gallart, Jordi Barretina, Joan C Vilanova, Jordi Mayneris-Perxachs, Marco Essig, Chase R Figley, Salvador Pedraza, Josep Puig, Gustavo Deco (2020), "Whole-Brain Dynamics in Aging: Disruptions in Functional Connectivity and the Role of the Rich Club", 22 de desembre, Cerebral Cortex, bhaa367, https://doi.org/10.1093/cercor/bhaa367