La actividad espontánea del cerebro presenta diferentes características a diferentes escalas Los estudios en neuroimagen muestran correlaciones entre neuronas de largo alcance altamente estructuradas en patrones espaciotemporales, conocidos como redes en estado de reposo o resting states. Por otro lado, datos neurofisiológicos indican que, a pesar del ingente número de conexiones pre-sinápticas compartidas, las correlaciones entre neuronas de corto alcance o vecinas son bajas.

Los científicos han estudiado el efecto de la regulación local en la actividad dinámica global del cerebro. Entre las explicaciones posibles, han partido del supuesto de un mecanismo de inhibición controlado por feedback (feedback inhibition control o FIC). Los investigadores han utilizado simulaciones y métodos analíticos y han puesto de manifiesto que el exceso de conectividad de excitación de amplio alcance puede ser compensado a través de mecanismos de inhibición por feedback a nivel local.

Gustavo Deco, investigador ICREA del DTIC conjuntamente con Adrián Ponce Álvarez, ambos miembros del Centro de Cognición y Cerebro, conjuntamente con investigadores europeos y estadounidenses, han publicado los resultados de esta investigación a primeros de junio, en la revista The Journal of Neuroscience.

Según comenta Gustavo Deco, primer firmante del estudio: "hemos investigado el efecto de regulación de la dinámica global del cerebro humano por feedback a nivel local, en un modelo del cerebro a gran escala extraído de los estudios de neuroimagen que muestran las conexiones de largo alcance ".

Los hallazgos de este estudio indican en primer lugar que, los modelos empíricos de conectividad funcional humanos mejoran significativamente la capacidad hacer predicciones del comportamiento neuronal del cerebro.

En segundo lugar que, los efectos de la inhibición controlada por feedback (FIC) han resultado ser relevantes tanto en la actividad espontánea como en la actividad evocada del cerebro para modelos de largo alcance.

Y, finalmente, el mecanismo de inhibición propuesto se ha visto que incrementa tanto la entropía, o capacidad de información de un sistema, como la información de Fischer o sensibilidad del sistema de la red de respuestas evocadas, con lo cual incrementa el repertorio dinámico de la red neuronal.

Por tanto, este equilibrio entre excitación global e inhibición local mejora la capacidad de información y la exactitud discriminatoria de la red global y, se concluye que, la relación excitación-inhibición local tiene efectos en la estructura de la actividad espontánea y la transmisión de la información a nivel cerebral, a gran escala.

Trabajo de referencia:

Gustavo Deco, Adrian Ponce-Alvarez, Patric Hagmann, Gian Luca Romani, Dante Mantinia, maurizio Corbetta (2014), " How Local Excitationes-Inhibition Ratio Impacts the Whole Brian Dynamics", The Journal ofNeuroscience,4 de junio, 34 (23): 7.886-7.898.

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